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能实现多功能电流模式输出的新型全波精密整流器方案

2023-12-15 17:21:49 STEPHEN WOODWARD 阅读:
该方案只需要一个放大器,由单一电源电压运行,并且提供非同寻常的电流模式输出···

全波精密整流器(绝对值)功能是一个经典的模拟应用。在这一主题上存在着许多变体,与其他拓扑结构相比,每种变体都有自己的所谓优势(通常相当微小,有时甚至完全可疑)。图1中所示的这种“新”设计理念(我在其他地方没有见过)与其他设计理念一样,并有以下优点。iKyednc

  1. 它只需要一个放大器;
  2. 由单一电源电压运行; 
  3. 并且提供非同寻常(有时非常有用)的电流模式输出。

这是它的工作原理。iKyednc

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图1 全波精密整流器集成了互补晶体管对和用于电流模式输出的电流镜。iKyednc

输入的交流波形(如图所示为正弦波)经R1缩放后,由A1路由至Q1/Q2互补对,正半周期进入Q1,负半周期进入Q2。Q1的那部分信号直接传递到输出端,可以通过可选的R7将其转换为电压信号或保留为电流信号,以应用需要为准。Q2的负半周期分量被Q3/Q4温度补偿电流镜反射并反相为正像,然后通过与Q1信号的简单并联连接求和,产生出最终的全波输出。iKyednc

电路性能参数、精度、对称性和速度都很好,主要受限于运放的选择和R3/R5电阻对比例的精度。R3/R5电阻对的比例会略微不一致,目的是补偿Q2和电流镜晶体管略微不一致的电流增益。iKyednc

如果需要对输出进行滤波,可以使用具有恰当电容的简单输出电容器来完成。iKyednc

如果希望输出负电流而不是电流,可以通过修改图2中所示的电路轻松实现这一点,当然也包括电源电压为负值而不是正值。iKyednc

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图2 简单重新排列和更改电源极性即可产生负输出。iKyednc

有关电流模式输出的实用示例,请参见图3。iKyednc

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图3 可以轻松对电流模式输出求和以生成新函数。iKyednc

其中,通过简单的RC网络在整流之前将输入的1kHz正弦信号分割并相移为两个正交分量。+45o的相位前移由正信号路径中的Ra、Rb、Ca提供,而-45o的相位滞后则被Rc、Rd和Cb引入负信号路径。这样,两个极性相反的信号路径之间就形成了净90o的正交关系。iKyednc

当全波整流正交信号相加时,会产生一个近似(大约+/-3%的非线性)三角波形,其频率为正弦波的两倍,幅度与正弦波成正比。iKyednc

通过一个简单的可变电阻器即可调节准三角形的幅度。iKyednc

责编:Ricardo
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