Схемы выделения модуля сигнала оу

U_вых = |U_вх|

Схемы одно - или двухполупериодного выпрямления.

Однополупериодная схема

Схема идеального диода на ОУ

U < 0 U_вых.=0

U  0 U_вых.=U_вх.

Включение диода в обратную связь ОУ уменьшает U_пр диода практически в коэффициент усиления раз ОУ, т. е.

U_{экв пр} = U_пр/к₀ = 0,7 В/10⁴ = 0,7*10^-4  0,7мкВ

Недостатком схемы является то, что при ВЧ сигналах появляются погрешности выпрямления, обусловленные конечным быстродействием ОУ, т.к. при U_вх < 0, U_вых = -U_вых^max, т.е. ОУ находится в режиме насыщения (в нелинейном режиме) и необходимо определенное время, чтобы транзисторы ОУ вышли из насыщения и перезарядились внутренние емкости. Насыщение ОУ можно устранить, если обеспечить при любом сигнале линейный режим работы ОУ.

Инвертирующая схема (по отношению к предыдущей)

Если U_вх > 0, то U_вых^оу < 0, диод VD₁ закрыт, а VD₂ открыт и замыкает ООС. При этом U_вых^оу  0,7 В и усилитель находится в линейном режиме. За счет включения VD₂ обеспечивается устранение режима насыщения ОУ  сокращение времени переходных процессов. При U_вх < 0 U_вых^оу > 0, VD₁ – открыт, VD₂ – закрыт. Обратная связь замыкается через VD₁ и

U_вых = (-R₂/R₁)* U_вх.

Если R₂/R₁ > 1, то такой выпрямитель работает с усилением.

Недостатком обоих схем является то, что у них переменное R_вых во включенном и выключенном режимах. Для 1-ой схемы (и 2-ой), когда U_вых > 0, то R_вых = R_вых^оу  0.

Когда U_вых <= 0, то в первом случае: R_вых = 1 кОМ, а во втором: R_вых = R₂.

ОУ2 выполняет роль буфера с высоким R_вх, низким R_вых, т. е. развязывает выпрямитель от влияния нагрузки.

Двухполупериодная схема

Схема на 2-х ОУ с заземленной нагрузкой

U_вх = (-R₂/R₁)(R₅/R₃)|U_вх|

На ОУ ДА1 выполнена фазорасщепительная схема, а на ОУ ДА2 – собирающая схема. В т. а выделяются положительные полуволны, в т. б – отрицательные полуволны U_вх.

Для т. а ОУ ДА2 является инвертирующим, а для т. б ДА2 является не инвертирующим, в результате на выходе ДА2 выходное напряжение всегда одной полярности.

Выпрямление можно сделать как с усилением, если R₂/R₁иR₅/R₃> 1 или без усиления, когдаR₁=R₄=R₅=R₅;U_вых= |U_вх|

Схема выпрямления (двухполупериодного) на одном ОУ

I_н = |U_вх|/R

Преобразователь модуля напряжения в ток

Часто и широко используются в приборах с стрелочными индикаторами, где в качестве R_н используется магнитоэлектрический прибор. В качестве выпрямителя используется мост на диодах VD₁ – VD₄, одна диагональ которого включена в цепь ООС ОУ, а к другой диагонали подключена нагрузка. Т. к. мост находится в цепи ООС, следовательно, уменьшается пороговое напряжение диодов U_д = 0,7 В, в результате выпрямительная характеристика начинается с единиц мВ, а не с единиц В, как в обычной. Используется незаземленная нагрузка. Вариант схемы с заземленной нагрузкой: двухполупериодный выпрямитель с заземленной нагрузкой.

Двухполупериодный выпрямитель с заземленной нагрузкой

Для получения модуля сигнала на выходе используется дифференциальное включение ОУ и оба его входа. Когда U_вх < 0,VD1 – открыт, VD₂ – закрыт  усилитель инвертирующий (ИУ) и К₁ = R₂/R₁; U_вых > 0. Когда U_вх > 0; VD₁ –закрыт; VD₂ – открыт; не инвертирующий усилитель (НУ) и К₂ = [R₄/(R₃ + R₄)][(R₂+ R₅)/R₅]  U_вых > 0.

Если К = К₁ = К₂, то получим U_вых = K|U_вх|.

Диод VD₃ в данной схеме выполняет функции компенсации нелинейности входного сопротивления диодов VD₁ и VD₂ при малых U_вх. Все диоды VD₁ - VD₃должны быть согласованы, чтобы не было погрешности при выпрямлении.

Если необходимо выделить амплитудное, действующее или среднее значение переменного входного напряжения, то в рассматриваемых схемах путем использования дополнительного С_ф можно обеспечить одновременно фильтрацию выпрямленного напряжения.