精密半波整流电路的结构和原理

利用二极管（开关器件）的单向电导率特性和放大器优异的放大性能，可用于对输入交流信号（特别是小幅值电压信号）进行精确整流，从而形成精密的半波整流电路。如果增加一个简单的电路，就可以构建一个精确的全波整流电路。

二极管的导通压降约为0.6V。这种导通压降也称为二极管阈值电压，这意味着二极管在0.6V阈值之后从关断状态变为导通状态。在传统的整流电路中，由于整流电压的幅度远高于二极管的导通压降，因此该阈值电压的存在几乎可以忽略不计。但在处理小幅度交变信号时，如果信号幅值甚至小于0.6V，即使二极管有整流能力，也完全没用。

当二极管环顾四周时，它的助手，一个具有出色放大性能的运算放大器及时出现，改变了这一结果。两人一拍即合，小信号精密半波整流电路即将亮相。请看下图。

精密半波整流器的电路和波形

上图中的电路忽略了输入信号的正半波，只整流输入信号的负半波，经过相位反转后输出。

（1）在输入信号的正半周期（0~t1矩）中，D1导通，D2关断，电路相当于一个电压跟随器（图中电路b）：

在D1和D2导通之前，电路处于开环状态，电压放大因子非常大。此时（输入信号的正半波输入周期），即使放大器的输入变为负，二极管D1也导通。（相当于短路），D2反向偏置被切断（相当于开路），形成电压跟随器模式。由于同相端子接地，电路变为跟随地电平的电压跟随器，输出端子仍能保持零电位。

（2）在输入信号的负半周期（t1~t2处），D1关断，D2导通，电路相当于逆变器（图中电路c）：

在输入信号的负半波周期内（D1和D2导通前），即使微小输入信号的输出端变为正，二极管D1反向偏置，D2正向偏置，形成反相（放大）电路模式。负半波信号反转输出。

在工作过程中，两个二极管默契配合，一个导通，另一个关断，输入正半波信号接在门外，保持原有输出状态不变;对于输入负半波信号，将其放入门中以帮助它转动翻筋斗（反相）之后发送。两款二极管的精诚合作，加上运算放大器出色的放大性能、充足的成分、地道的做工，成就了精密半波整流的“大餐”。

如果将反馈电阻R2的电阻值调整为R2=2R1，然后与输入信号混合，则形成全波精密整流电路，如下图所示。

电路和波形

增加N2放大器的反馈电阻R1，使R2=2R1，使整流后的信号反相放大两次后再输出，然后加入输入信号。在负半波输入-10V上加整流+5V，10+（-5）=5，就可以“消除”负半波，得到全波整流电压。

所谓魔电（模块化电），如果能看透它的变形技术，只剩下一个电路模型了，那为什么是魔术呢？

精密电路故障检测的前提是所有运算放大器都是直流放大器，甚至可以施加直流电压信号来确定电路是好是坏。

（1）当输入信号电压为零时，输出端（D2的负端为输出端），输出电压也为0V;

（2）当正电压信号为输入时，输出端保持0V;

（3） 当负电压信号为输入时，IN=-OUT。