目錄：

一、全波整流的介紹

二、運放全波整流電路仿真

三、運放整流電路的優(yōu)劣

四、數字萬用表應用

一、全波整流的介紹

對于一個雙極性的交流信號，如果想要把負半軸的信號鏡像到正半軸，我們可以接一個整流橋，這種叫做全波整流。

如果雙極性的交流信號經過一個二極管，則交流信號的負半軸不能通過二極管，輸出只有正半軸的信號，這種叫做半波整流。

運算放大器應用集粹。

當輸入信號Vin為正時，D1截止，D2導通，電流方向從R1到R2再到D2，這時運放A1和外圍電阻構成了一個反相比例運算放大電路，放大倍數是-1，所以Uo1 = -Vin+，+號標示輸入信號極性為正。

然后Uo1通過R4接到運放A2的反相端，輸入信號也通過R3接到運放A2的反相端，對于運放A2和外圍的電阻這時可以看成是一個反向求和電路，輸出電壓Vo = -Rf*(Uo1/R4+Vin/R3)，如果取R3 = 2R4，則Vo = Rf/R3*Vin，此時輸出電壓>0。

當輸入信號Vin為負時，D1導通，D2截止，R4兩端都是“虛地”，沒有電流流過R4，所以這時運放A2與外圍電阻就構成一個反相比例運算放大電路，輸入信號是Vin。

輸出電壓Vo = -Rf/R3*Vin，-號標示輸入信號極性為負，這時輸出電壓>0。所以Vin無論是正還是負，輸出都是正，從而利用運放實現了全波整流的功能。如果想要將整流后的信號放大，只需要增大Rf即可。

二、運放全波整流電路仿真

對上電路的仿真如下所示，原文件下載請移步：運算放大器線性全波整流電路。

U1A對輸入Ui正電壓進行處理。

輸入Ui為正電壓時，D2導通，D1截至，運放U1A輸出負電壓，故電壓從R1→R2→D2，構成反相比例運算放大電路，此時運放U1A輸出Uo1 = -Ui*(R2/R1) = -Ui。

輸入Ui為負電壓時，D1導通，運放U1A輸出為正電壓，故D2截至，又根據運放輸入端近似短路，故運放U1A電壓為0V，Uo1 = 0V。

由以上分析可得，當輸入電壓為交流信號電壓時，此電路只對輸入電壓中正電壓有作用，負電壓被運放鉗位到0V。

U1B對輸入Ui負電壓進行處理。

計算過程分為兩部分，①部分Uo1作為U1B運放輸入的一部分，②部分通過R4過來的Ui電壓，由此U1B組成了兩個不同信號的放大電路。

（1）當Ui為正電壓u時，①部分放大，Uo1 = -u，此時Uo2 = -(-u*(R7/R3)) = 10u。

②部分放大，U1B的P6端Ui為u，那么Uo2 = -u*(R7/R4) = -10u。

綜合①與②放大疊加，可得當Ui為正電壓時，Uo2輸出為0V。

（2）當Ui為負電壓時，①放大，Uo1為0V，此時Uo2 = 0V。②放大，U1B的6端Ui為-u，那么Uo2 = -u(R6/R4) = -10u。

綜合①與②放大疊加，可得當Ui為負向電壓時，Uo2輸出為-10u。

如下圖所示，通過仿真波形可以看出理論分析符合實際情況。

可以看出，只要①中的Uo2大于②中的Uo2，就可以實現對Ui的正電壓進行放大。將R3更換為800Ω的仿真波形：

①放大倍數是②放大倍數的2倍可以完全還原波形。將R3更換為1k，則①的放大倍數 = R7/R5 = 20，仿真波形：

三、運放整流電路的優(yōu)劣

相較普通二極管整流電路，運放整流電路具有更高的精度和穩(wěn)定性。由于運算放大器具有負反饋控制的特性，因此可有效減小電路的非線性誤差和漂移，提高整流電路的精度和穩(wěn)定性。此外，運算放大器整流電路也能夠通過調整放大倍數和增益控制來解決低電壓和高電阻的問題，提高整流效率和范圍。

由于運算放大器整流電路是基于運算放大器的比例性和反相性等特性來設計的，因此其輸入的電壓幅值不能太大，否則可能會出現電路飽和等問題。此外，運算放大器整流電路也在處理高頻信號時存在較大的噪音和失真現象。

四、數字萬用表應用

本電路來源于“便攜式數字萬用表原理與維修”，僅適用于測量不失真的正弦波電壓。

原理定性分析與定量計算：

利用單運放TL061(IC1規(guī)格書)與二極管VD1、VD2組成平均值響應的線性整流電路，能消除二極管在小信號整流時所引起的非線性電壓，使輸出的平均值電壓Uo與輸入電壓Uin(有效值)呈線性關系，適合測量10～400Hz正弦波。為提高轉換器的輸入阻抗，將IC1接成同相放大器，C1、C2為隔直電容。

該電路屬于輸出不對稱全波整流電路，在正、負半周時的等效電路及輸出波形見下圖所示。

（1）正半周時，VD1導通，VD2截至，IC1輸出電流的途徑：C1→VD1→R4→R6→RP→GND，并經R5對C5充電。

將R4、R6、RP的電阻值代入①式得Kv = 2.45～ 2.60 > 2.22(半波整流時正弦波的有效值與平均值的關系為Urms = 2.22Uo)。

（2）負半周時VD2導通，VD1截止，電流途徑：GND→RP→R6→VD2→C1→IC2，Kv = 1，相當于電壓跟隨器。

由R5與C5組成的平滑濾波器可濾掉交流紋波，高頻干擾信號則被R7、C6構成的高頻濾波器所濾除，從而獲得穩(wěn)定的平均值電壓，再通過IC2完成AD轉換。

RP校準交流電壓的電位器，調整RP可使儀表直接顯示出被測電壓的有效值。C3是運放IC1的頻率補償電容。R2與C4還向VD3提供偏壓，以減小TL061對小信號放大時的波形失真。

乾坤未定，你我皆是黑馬。覺得不錯，動動發(fā)財的小手點個贊哦！

審核編輯 黃宇