Точные выпрямители. Достоинства и недостатки.

Многообразие применения ОУ не ограничивается только линейными схемами. К простейшей нелинейной схеме относится схема точного диода, представленная на рис.1.

Рис.1. Схема точного диода на основе ОУ – а, временные диаграммы, поясняющие его работу – б.

Схема работает следующим образом. Пока диод VD не отрыт, его катод через резистор R соединен с нулевым потенциалом. Диод открывается при превышении напряжения на нем . Это произойдет тогда, когда входное напряжение превысит уровень  (  – коэффициент усиления ОУ). Далее цепь ООС замыкается и выходное напряжение повторяет входное ( , входы виртуально закорочены), выходное напряжение ОУ  будет больше  на падение напряжения на диоде VD. Таким образом, схема открывает диод при входном напряжении в  раз меньше, чем просто диод. Пусть , тогда при  диод открыт. В данной схеме огромный коэффициент усиления ОУ трансформируется в полезное свойство – уменьшение эквивалентного значения открытия диода.

Недостатком схемы является то, что при противоположной полярности входного напряжения диод закрыт и ООС отсутствует, ОУ работает в глубоком насыщении, для которого он не предназначен. Кроме того, выходное сопротивление схемы для интервалов времени, при которых VD закрыт, не нулевое, а равно сопротивлению R.

Точный выпрямитель с использованием параллельной отрицательной обратной связи. Достоинства и недостатки.

Схема точного диода на основе ОУ с параллельной ООС:

Рис.1. Точный диод на основе ОУ с параллельной ООС

Схема имеет два выходных напряжения  и . Пока входное напряжение меньше, чем  схема работает без обратной связи. Как только  превысит напряжение , открывается один из диодов, другой при этом закрыт. Пусть, например, открывается диод . Выходное напряжение при этом равно

.

Выходное напряжение ОУ

,

а выходное напряжение  (через резистор R виртуально соединено с нулем). При противоположной полярности входного напряжения  картина изменяется на противоположную –  открыт,

,

 закрыт, . Выходное сопротивление по выводу 1 равно .

Измеритель среднего значения переменного напряжения. Примеры реализации, расчет.

При измерении параметров переменных напряжений часто необходимо знать среднее значение. Для синусоидального сигнала среднее значение равно . На рис. 1а представлена схема измерителя среднего значения. Выберем значения сопротивлений , , . Тогда коэффициент усиления схемы будет равен .

Рис.1. Измеритель среднего значения

Для соблюдения соотношения между средним и максимальным значениями коэффициент усиления должен быть равным , т. е.

, .

Для нахождения значения ёмкости конденсатора необходимо знать комплексный коэффициент передачи усилителя (рис.1б). Для чего найдём в операторном виде передаточную функцию.

,

где , .

Таким образом,

.

Заменив , находим комплексный коэффициент передачи

.

Амплитудно-частотная характеристика  имеет вид

.

Для расчета значения ёмкости  необходимо знать минимальную частоту входного сигнала измерителя и коэффициент подавления напряжения этой частоты, то есть , при этом . Тогда

.

Например, задавая коэффициент подавления , , , для постоянной времени  можно получить

.

Пусть, например, , тогда

.