Прецизионный двухполупериодный выпрямитель без диодов

Схемы выпрямителей на основе полупроводниковых диодов, как правило, используются при обработке сигналов, уровни которых значительно превышают прямое падение напряжения на диодах. Только в этом случае влияние диодов на точность выпрямления будет незначительным. Однако точность выпрямленного сигнала падает, когда падение напряжения на диодах превышает приложенное напряжение. Комбинация диодов и операционных усилителей позволяет создавать прецизионные схемы, с высокой точностью выпрямляющие малые сигналы благодаря исключению влияния падения напряжения на диодах.

Схема выпрямителя, приведенная на Рисунке 1, вообще не содержит диодов, обеспечивая двухполупериодное выпрямление при работе от однополярного источника питания. Это достигается использованием возможностей современных rail-to-rail операционных усилителей, способных обрабатывать входные и выходные сигналы с размахом, практически равным напряжению питания.
Рисунок 1. В этой прецизионной схеме двухполупериодного выпрямителя используются
два ОУ и ни одного диода. При внесении изменений в эту базовую конструкцию
имейте в виду, что сопротивления резисторов R3 и R4 должны вдвое превышать
сопротивление R2, а резисторы R1 и R5 должны иметь одинаковые номиналы.
Схема работает следующим образом. Если VIN > 0, то напряжение на выходе ИМС IC1A в точке VHALF равно VIN/2, и IC1B работает как вычитатель, поддерживающий выходное напряжение VOUT равным VIN. В сущности, схема работает, как повторитель с единичным коэффициентом усиления. Если входное напряжение VIN = 0, то VHALF = 0, и схема работает уже как инвертор с единичным усилением и выходным напряжением VOUT = –VIN. На Рисунке 2 показаны входной сигнал в точке VIN, промежуточное напряжение в точке VHALF и выходное напряжение схемы VOUT.

Рисунок 2. На временных диаграммах показаны (снизу вверх):
VIN (CH1), VHALF (CH 2) и VOUT (CH 3).
Схема использует один корпус ИМС LMC6482 и работает в линейной области передаточной характеристики обоих операционных усилителей. Предлагаемое решение может использоваться в недорогих выпрямителях схем автоматической регулировки усиления, в демодуляторах сигналов и в контрольно-измерительном оборудовании. Работа схемы основана исключительно на свойствах использованной ИМС, главным из которых является то, что усилитель не должен инвертировать фазу, когда входное напряжение превышает по абсолютной величине уровень отрицательного напряжения питания. (Прим. редактора перевода. В рассматриваемом случае – менее нуля). LMC6482 как раз и отвечает этому требованию.