CN213637668U - 一种全波整流电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全波整流电路，包括：整流电路，用于将接收到的交流信号分离出正、负半周信号；差分放大电路，与整流电路的输出端连接，用于接收整流电路输出的正、负半周信号并提取直流分量后输出；半周平衡电路，用于抵消整流电路中产生的偏移信号；其中，整流电路包括运算放大器、与该运算放大器的输出端连接的肖特基二极管，运算放大器的反相输入端用于接收交流信号的输入，运算放大器的正相输入端接地。本发明实现了对交流信号的全波整流，解决了运算放大器普遍存在的电压失调问题，提高应用该全波整流电路的交流毫伏表的测量稳定性、提高测量精度；另外，避免了对电压反馈型运算放大器的依赖，适用于诸如交流毫伏表等高频等仪器。

Description

一种全波整流电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种全波整流电路。

背景技术

通常，仪器中采用二极管、运放等组合而成的精密整流电路实现交流信号到直流信号的转换。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

运放普遍存在电压失调、开环放大倍数不稳定等问题，整流后的正负半波不对称，一般只取其半波信号作为半波整流器使用；

但半波整流方式在灵敏度等方面的表现明显比全波整流方式差，对于部分诸如交流毫伏表等灵敏度需求较高的仪器往往会带来使用上的不便，甚至影响测量精度；

另外，现有的精密整流电路采用的电压反馈型运放，在电路中受增益带宽积等各方面限制，无法对高频信号整流，也不适用于部分诸如交流毫伏表等高频信号获取的仪器；

进而，市面上急需一款能适用于交流毫伏表的全波整流电路。

发明内容

为了解决上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种全波整流电路。

依据本发明的一个方面，提供一种全波整流电路，包括：

整流电路，用于将接收到的交流信号分离出正、负半周信号；

差分放大电路，与所述整流电路的输出端连接，用于接收所述整流电路输出的所述正、负半周信号并提取直流分量后输出；

半周平衡电路，用于抵消所述整流电路中产生的偏移信号；

其中，所述整流电路包括运算放大器、与该运算放大器的输出端连接的肖特基二极管，所述运算放大器的反相输入端用于接收所述交流信号的输入，所述运算放大器的正相输入端接地。

优选的，所述肖特基二极管为双管型肖特基二极管。

优选的，所述肖特基二极管中的第一子二极管与所述肖特基二极管中的第二子二极管串联；

所述第一子二极管的正极连接至所述差分放大电路的输入端，所述第二子二极管的正极与所述运算放大器的输出端连接，所述第二子二极管的负极连接至所述差分放大电路的输入端。

优选的，所述半周平衡电路包括：

积分器，所述积分器的输出端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述积分器的反相输入端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述积分器的正相输入端接地。

优选的，所述差分放大电路包括：

差分放大器，所述差分放大器的正相输入端与所述第二子二极管的负极相连，所述差分放大器的反相输入端与所述第一子二极管的正极相连。

优选的，所述差分放大器的负相输入端与所述第一子二极管的正极通过第一保护电阻连接；

所述差分放大器的正相输入端与所述第二子二极管的负极通过第二保护电阻连接。

优选的，所述差分放大器的输出端、反相输入端通过第一电容相连，所述第一电容上并联有第一滤波电阻。

优选的，所述差分放大器的正相输入端还连接有第二电容、第二滤波电阻；

所述第二电容、第二滤波电阻接地。

优选的，所述第一保护电阻的输入端还连接有第一分流电阻，所述第二保护电阻的输入端还连接有第二分流电阻；

所述第一分流电阻、第二分流电阻接地。

优选的，所述运算放大器为电流反馈式运算器。

本发明的有益效果为：本发明的电路设计合理巧妙，实现了对交流信号的全波整流；由于其输出值与输入的交流信号相对应，使得本全波整流电路能应用于交流毫伏表；解决了半波整流灵敏度低带来的部分诸如交流毫伏表等灵敏度需求较高的仪器使用不方便、测量精度低的问题；通过半周平衡电路的设置，抵消了整流电路中产生的偏移信号，解决了运算放大器普遍存在的电压失调问题，提高应用该全波整流电路的交流毫伏表的测量稳定性、提高测量精度；另外，采用电流反馈式运算器，避免了对传统全波整流电路对电压反馈型运算放大器的依赖，解决了传统全波整流电路无法对高频信号整流，不适用于部分诸如交流毫伏表等高频信号获取的仪器的问题。

下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例中一种全波整流电路的电路图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

实施例，参见图1，本实施例提供的一种全波整流电路，包括：

整流电路，用于将接收到的交流信号分离出正、负半周信号；

差分放大电路，与所述整流电路的输出端连接，用于接收所述整流电路输出的所述正、负半周信号并提取直流分量后输出；

半周平衡电路，用于抵消所述整流电路中产生的偏移信号；

其中，所述整流电路包括运算放大器U203、与该运算放大器U203的输出端连接的肖特基二极管D200，所述运算放大器U203的反相输入端用于接收所述交流信号的输入，所述运算放大器U203的正相输入端接地。

具体地，通过整流电路将接收到的交流信号分离出正、负半周信号；再通过差分放大电路将所述正、负半周信号放大，计算正、负半周信号的差值，提取直流分量后输出，从而实现对交流信号的全波整流；由于其输出值与输入的交流信号相对应，从而使得本全波整流电路能应用于交流毫伏表；解决了半波整流灵敏度低带来的部分诸如交流毫伏表等灵敏度需求较高的仪器使用不方便、测量精度低的问题；

在面对运算放大器U203普遍存在电压失调问题，利用运算放大器U203电压失调变化缓慢的特点，本全波整流电路，通过半周平衡电路的设置，抵消了所述整流电路中产生的偏移信号，解决了运算放大器U203普遍存在的电压失调问题，提高应用该全波整流电路的交流毫伏表的测量稳定性。

优选的，所述肖特基二极管D200为双管型肖特基二极管D200。

优选的，所述肖特基二极管D200中的第一子二极管与所述肖特基二极管D200中的第二子二极管串联；

所述第一子二极管的正极连接至所述差分放大电路的输入端，所述第二子二极管的正极与所述运算放大器U203的输出端连接，所述第二子二极管的负极连接至所述差分放大电路的输入端。

具体地，所述双管型肖特基二极管D200为低漏电流、低结电容、低导通电压的肖特基二极管D200；交流正弦信号从所述肖特基二极管D200的左侧输入，输入信号正半周时，所述第一子二极管导通，在下述第一分流电阻上出现幅值相同相位相反的负半周信号；输入信号负半周时，所述第二子二极管导通，在下述第二分流电阻上出现幅值相同相位相反的正半周信号；并且所述肖特基二极管D200中的第一子二极管导通、第二子二极管导通在两个半周中轮流导通，一个导通时另一个截止，从而实现对输入的交流信号的正、负半周信号分离。

进一步地，所述第一子二极管的正极与所述运算放大器U203的反相输入端通过第一反馈电阻R212连接，所述第二子二极管的负极与所述运算放大器U203的正相输入端通过第二反馈电阻R224连接。

优选的，所述半周平衡电路包括：

积分器U201，所述积分器U201的输出端与所述运算放大器U203的正相输入端连接，所述积分器U201的反相输入端与所述运算放大器U203的正相输入端连接，所述积分器U201的正相输入端接地。

具体地，所述积分器U201的型号为TL071；所述积分器U201还包括辅助电阻R216和辅助电容C202；所述积分器U201的反相输入端与所述运算放大器U203的正相输入端通过所述辅助电阻连接；

进一步地，所述积分器U201的截止频率为0.033Hz，工作时，所述运算放大器U203的输出送入积分器U201，如果所述运算放大器U203的输出电压发生偏移，产生偏移信号，在所述辅助电阻R216上会产生误差电压并被所述积分器U201反向放大，送至所述运算放大器U203的正相输入端，使得所述运算放大器U203的输出发生同向变化，以将上述偏移信号抵消掉。

从而解决运算放大器U203的电压失调问题、开环放大倍数不稳定问题，保证过流后的正负半波对称，使得全波整流应用于部分诸如交流毫伏表等灵敏度需求较高的仪器成为可能，提高测量精度。

优选的，所述差分放大电路包括：

差分放大器U204，所述差分放大器U204的正相输入端与所述第二子二极管的负极相连，所述差分放大器U204的反相输入端与所述第一子二极管的正极相连。

具体地，差分放大器U204起到计算差值、提取直流分量的作用，由于所述差分放大器U204的正相输入端与所述第二子二极管的负极相连，所述差分放大器U204的反相输入端与所述第一子二极管的正极相连，使得所述差分放大器U204可获取经所述第一子二极管、第二子二极管输送的正、负半周信号，并计算正、负半周信号的差值、提取直流分量后输出。

优选的，所述差分放大器U204的负相输入端与所述第一子二极管的正极通过第一保护电阻R213连接；

所述差分放大器U204的正相输入端与所述第二子二极管的负极通过第二保护电阻R218连接。

优选的，所述差分放大器U204的输出端、反相输入端通过第一电容C204相连，所述第一电容C204上并联有第一滤波电阻R211。

优选的，所述差分放大器U204的正相输入端还连接有第二电容C207、第二滤波电阻R222；

所述第二电容C207、第二滤波电阻R222接地。

具体地，通过第一保护电阻R213、第二保护电阻R218、第一电容C204、第二电容C207、第一滤波电阻R211、第二滤波电阻R222的设置，起到了保护和滤波的作用，保障了本全波整流电路的使用稳定性，使其符合交流毫伏表的稳定性需求。

优选的，所述第一保护电阻R213的输入端还连接有第一分流电阻R215，所述第二保护电阻R218的输入端还连接有第二分流电阻R221；

所述第一分流电阻R215、第二分流电阻R221接地。

具体地，通过第一分流电阻R215、第二分流电阻R221的设置，使得较小的电流才输送至所述差分放大器U204，起到了对差分放大器U204的保护作用。

所述积分器U201的输出端与所述运算放大器U203的正相输入端通过第三保护电阻R214连接，所述第三保护电阻R214的阻值为10kΩ。

进一步地，所述第一分流电阻R215R215、第二分流电阻R221的阻值为1kΩ、所述第一保护电阻R213、第二保护电阻R218的阻值为100kΩ；

所述第一滤波电阻R211、第二滤波电阻R222的阻值为100kΩ，所述第一电容C204、第二电容C207的电容值为1μF；

所述差分放大器U204的型号为OP07；

所述肖特基二极管D200的型号为BAT17-4；

所述辅助电阻的阻值为100kΩ，所述辅助电容的电容值为47μF；

所述第一反馈电阻R212、所述第二反馈电阻R224的阻值为1.5kΩ。

优选的，所述运算放大器U203为电流反馈式运算器。

具体地，由于通过本全波整流电路的设计，使得所述运算放大器U203可以是电流反馈式运算器，避免了对传统全波整流电路对电压反馈型运算放大器U203的依赖，解决了传统全波整流电路无法对高频信号整流，不适用于部分诸如交流毫伏表等高频信号获取的仪器的问题。

进一步地，所述运算放大器U203的型号为OPA695。

在使用时，交流信号经运算放大器U203放大后从所述肖特基二极管D200的左侧输入，输入信号正半周时，所述第一子二极管导通，在下述第一分流电阻R215上出现幅值相同相位相反的负半周信号；输入信号负半周时，所述第二子二极管导通，在下述第二分流电阻R221上出现幅值相同相位相反的正半周信号；并且所述肖特基二极管D200中的第一子二极管导通、第二子二极管导通在两个半周中轮流导通，一个导通时另一个截止，从而实现对输入的交流信号的正、负半周信号分离；

再由差分放大器U204获取经所述第一子二极管、第二子二极管输送的正、负半周信号，并计算正、负半周信号的差值、提取直流分量后输出，实现对交流信号的全波整流；

其中，所述运算放大器U203的输出送入积分器U201，如果所述运算放大器U203的输出电压发生偏移，产生偏移信号，在所述辅助电阻R216上会产生误差电压并被所述积分器U201反向放大，送至所述运算放大器U203的正相输入端，使得所述运算放大器U203的输出发生同向变化，以将上述偏移信号抵消掉。

本发明的电路设计合理巧妙，实现了对交流信号的全波整流；由于其输出值与输入的交流信号相对应，使得本全波整流电路能应用于交流毫伏表；解决了半波整流灵敏度低带来的部分诸如交流毫伏表等灵敏度需求较高的仪器使用不方便、测量精度低的问题；通过半周平衡电路的设置，抵消了整流电路中产生的偏移信号，解决了运算放大器U203普遍存在的电压失调问题，提高应用该全波整流电路的交流毫伏表的测量稳定性、提高测量精度；另外，采用电流反馈式运算器，避免了对传统全波整流电路对电压反馈型运算放大器U203的依赖，解决了传统全波整流电路无法对高频信号整流，不适用于部分诸如交流毫伏表等高频信号获取的仪器的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术手段和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种全波整流电路，其特征在于，包括：

整流电路，用于将接收到的交流信号分离出正、负半周信号；

差分放大电路，与所述整流电路的输出端连接，用于接收所述整流电路输出的所述正、负半周信号并提取直流分量后输出；

半周平衡电路，用于抵消所述整流电路中产生的偏移信号；

其中，所述整流电路包括运算放大器、与该运算放大器的输出端连接的肖特基二极管，所述运算放大器的反相输入端用于接收所述交流信号的输入，所述运算放大器的正相输入端接地。

2.根据权利要求1所述全波整流电路，其特征在于，所述肖特基二极管为双管型肖特基二极管。

3.根据权利要求2所述全波整流电路，其特征在于，所述肖特基二极管中的第一子二极管与所述肖特基二极管中的第二子二极管串联；

所述第一子二极管的正极连接至所述差分放大电路的输入端，所述第二子二极管的正极与所述运算放大器的输出端连接，所述第二子二极管的负极连接至所述差分放大电路的输入端。

4.根据权利要求1所述全波整流电路，其特征在于，所述半周平衡电路包括：

积分器，所述积分器的输出端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述积分器的反相输入端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述积分器的正相输入端接地。

5.根据权利要求3所述全波整流电路，其特征在于，所述差分放大电路包括：

差分放大器，所述差分放大器的正相输入端与所述第二子二极管的负极相连，所述差分放大器的反相输入端与所述第一子二极管的正极相连。

6.根据权利要求5所述全波整流电路，其特征在于，所述差分放大器的负相输入端与所述第一子二极管的正极通过第一保护电阻连接；

所述差分放大器的正相输入端与所述第二子二极管的负极通过第二保护电阻连接。

7.根据权利要求6所述全波整流电路，其特征在于，所述差分放大器的输出端、反相输入端通过第一电容相连，所述第一电容上并联有第一滤波电阻。

8.根据权利要求7所述全波整流电路，其特征在于，所述差分放大器的正相输入端还连接有第二电容、第二滤波电阻；

所述第二电容、第二滤波电阻接地。

9.根据权利要求6所述全波整流电路，其特征在于，所述第一保护电阻的输入端还连接有第一分流电阻，所述第二保护电阻的输入端还连接有第二分流电阻；

所述第一分流电阻、第二分流电阻接地。

10.根据权利要求1所述全波整流电路，其特征在于，所述运算放大器为电流反馈式运算器。

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