整流器

交流和直流是研究电荷流动时经常遇到的两个术语。交流电 (AC)具有连续改变其状态的特性。例如，如果我们考虑正弦波，则正半周期电流沿一个方向流动，负半周期电流沿相反方向流动。另一方面，直流电 (DC)仅沿一个方向流动。

当施加交流信号时产生直流信号或脉动直流信号的电子电路称为整流器。本章详细讨论基于运算放大器的整流器。

整流器的类型

整流器分为半波整流器和全波整流器两种。本节详细讨论这两种类型。

半波整流器是一种在输入的一个半周期的输出端产生正半周期，在输入的另一半周期产生零输出的整流器。

半波整流器的电路图如下图所示。

观察上面所示的半波整流器的电路图，它看起来像一个反相放大器，另外还有两个二极管D 1_和D _{2 。}

下面解释上面所示的半波整流电路的工作原理

$$V_0=-\left(\frac{R_f}{R_1}\right)V_1$$

半波整流器的输入输出波形如下图所示

从上图可以看出，我们讨论的半波整流电路图将为正弦输入的负半周产生正半周，并为正弦输入的正半周产生零输出

全波整流器在输入的两个半周期的输出端产生正半周期。

全波整流器的电路图如下图所示-

上述电路图由两个运算放大器、两个二极管D ₁和D ₂以及五个电阻器R ₁至R ₅组成。上面显示的全波整流电路的工作原理解释如下 -

$$V_{01}=-\left(\frac{R_2}{R_1}\right)V_i$$

观察到第一运算放大器的输出连接到电阻器R ₄，电阻器R 4 连接到第二运算放大器的反相端子。_{第二运算放大器的非反相端子处的电压为 0 V。因此，带有电阻器 R 4}和 R ₄的第二运算放大器充当反相放大器。
第二个运算放大器的输出电压为

$$V_0=-\left(\frac{R_5}{R_4}\right)V_{01}$$

将$V_{01}$ 的值代入上式中，我们得到 -

$$=>V_{0}=-\left(\frac{R_5}{R_4}\right)\left \{ -\left(\frac{R_2}{R_1}\right)V_{i} \right \ }$$

$$=>V_{0}=\left(\frac{R_2R_5}{R_1R_4}\right)V_{i}$$
因此，对于正弦输入的正半周期，全波整流器的输出将是正半周期。在这种情况下，输出的增益为$\frac{R_2R_5}{R_1R_4}$。如果我们考虑 $R_{1}=R_{2}=R_{4}=R_{5}=R$，那么输出的增益将为 1。
对于正弦输入的负半周期，第一个运算放大器的输出将为正。因此，二极管D ₁和D ₂将分别被反向偏置和正向偏置。
第一个运算放大器的输出电压为 -

$$V_{01}=-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)V_{i}$$

第一个运算放大器的输出直接连接到第二个运算放大器的非反相端。现在，带有电阻器 R ₄和 R ₅的第二个运算放大器充当非反相放大器。

第二个运算放大器的输出电压为 -

$$V_{0}=\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)V_{01}$$

将$V_{01}$ 的值代入上式中，我们得到

$$=>V_{0}=\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right) \left\{-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)V_{i}\right \} $$

$$=>V_{0}=-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)V_{i}$$
因此，全波整流器的输出对于正弦输入的负半周期也将是正半周期。在这种情况下，输出增益的大小为$\left(\frac{R_3}{R_1}\right)\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)$。如果我们考虑 $R_{1}=2R_{3}=R_{4}=R_{5}=R$ 那么输出的增益将为1。

全波整流器的输入输出波形如下图所示

如上图所示，我们考虑的全波整流电路图对于正弦输入的正半周和负半周都仅产生正半周。