AC-DC转换电路原理分析

电路的功能

由二极管构成的整流电路，用来测量交流信号电压或把交流信号转换为直流信号时，其线性和精度均不理想。本电路使用了由OP放大器构成的绝对值电路，因为它由均化电容转换成输入信号的平均值，所以输入电压很小时，也能获得高精度。测量正弦波电压可以用其平均值表示，但测量脉冲波形用平均值则很难测得其很效值。

电路工作原理

OP放大器A1是放大倍数为10的AC放大器，需要多大的放大倍数，取决于输入信号的大小，放大倍数A可用A=1+（R3/R2）公式计算。A1的低频FL约为1.6HZ（FZ=1/2πC1.R2≈1.6），C1、C3也与低频有关。其容量均为10UF，因为用两个电容串联，所以总容量为5UF，它的FL约为0.5HZ。OP放大器A2、A3是标准的绝对值电路。A2是负输出半波整流电路，其输出与输入信号进行加法运算进行全波整流。加法电阻R6和R7的比例很重要，它们的比率是2：1，所以选用E系列中的150K、75K电阻。C4是均化电容，电容量必须根据输入信号的频率范围确定，如果容量太小，就会产生整流纹波；另一方面，输出响应也取决于C4，如果要进行快速测量，其容量也不能太大。输出是全波整流的平均值，对正弦波来说，等于峰值电压的2/π（0.636EI），应予注意。

频率上限受OP放大器高频特性的限制，配电路可达100KHZ。

应用注意事项

为了加快AC-DC转换电路的输出响应，C4取得较小，如要考虑纹波，把C4去掉，在本电路的输出端加一个12DB~24DB/OCT的低通滤波器，可取得良好的效果。

注释

绝对值电路的频率极限

使用OP放大器的整流电路或绝对值电路测量电平很低的信号，可以忽略二极管的正向压降，温度特性也很好，但是，由于其工作原理是利用OP放大器开环境增益极大这一特点，所以频率升高时，环路增益就会下降，使整流性能变坏。假定二极管的正向压降VF为1V，OP放大器的开环增益为A0，误差电压△E可用下式计算：△E=VF/A0

当A0=40DB时，△E=10MV，而通用OP放大器A0=40DB时，其频率是非常低的应予注意。

如果要提高精度，可根据上式减少VF值或选用高频时A0较大的OP放大器。

当不要求把绝对值输出转换成直流时，会存在波形合成问题，因为标准绝对值电路是将半波整流电路的输出与输入波形相加，而OP放大器有相位滞后，两者之间存在相位差，不能很好地进行波形合成。可以采取下面的办法加以改善：使用高速OP放大器，减少相位滞后；在输入信号通道加电容或低通滤波器，使相位对准。