運算放大器:理想運放

精密整流器

普通二極體無法整流小於其順向壓降約 0.6 V 的訊號,所以毫伏等級的訊號就消失了。精密整流器把二極體放進運放的回授迴路裡來解決這問題。運放只要把輸出多推 0.6 V 來克服二極體,整流後的輸出即使對微小訊號也準確。這個「運放加二極體」的組合俗稱超級二極體。

機制如下。負回授迫使負端跟隨輸入電壓。為了在有二極體擋路時做到這點,運放把自己的輸出多驅動一個二極體壓降,所以當輸入為正時負載恰好看到輸入電壓,而當輸入為負時二極體截止、輸出歸 0。殘餘的 0.6 V 誤差被運放巨大的迴路增益除得幾乎為零。連 50 mV 的交流訊號,普通二極體會完全忽略,這裡也忠實地整流出來。

精密整流器是必須處理小訊號的交流電壓表、峰值偵測器與均方根轉換器的前端。誠實的提醒是:二極體截止時回授迴路開路、運放可能飽和;要從飽和恢復需要時間,受運放的轉動率限制。所以在較高頻率時,會偏好使用能讓迴路保持閉合的雙二極體全波精密整流器,而運放的頻寬與轉動率決定了精度。

把 20 mV 的音訊正弦波送進精密整流器。單獨的矽二極體什麼也輸出不了,因為 20 mV 從未達到它 0.6 V 的門檻,但超級二極體送出乾淨的整流後 20 mV。

回授把二極體壓降藏起來,讓毫伏訊號也能精準整流。

它只在迴路閉合時消除二極體壓降。在過零點附近迴路會短暫開路,運放的恢復速度(轉動率)會限制高頻時的精度。

又稱
superdiodeactive rectifier超級二極體主動整流器