凑个热闹，发个精密整流的实验帖子

只看该作者 · 2019-6-2 21:44

本帖最后由 gmchen 于 2019-6-2 22:07 编辑

叶春勇发表于 2019-6-2 19:58
这个二极管的问题跟开关电源的整流二极管emi的辐射和传导中是不是类似。 ...

我不太清楚你说的开关电源整流二极管emi的辐射和传导指的是什么，对外的干扰？
这个二极管的问题，一个是导通时有压降，还有一个是反向恢复时间，这两个问题都会引起输出零电压附近波形的失真。这个失真随着信号频率的升高，对输出精度的影响会越来越大。

只看该作者 · 2019-6-2 22:04

本帖最后由 gmchen 于 2019-6-2 22:12 编辑

叶春勇发表于 2019-6-2 19:58
这个二极管的问题跟开关电源的整流二极管emi的辐射和传导中是不是类似。 ...

另外，比较采用两个二极管与一个二极管的两种电路波形可以看到，采用两个二极管的电路，在同样较高的频率（例如500kHz）下，失真要比只采用一个二极管的电路好很多。其中主要的区别，就是采用两个二极管的电路，除了信号过零附近外，大部分时间运放工作在线性状态。但是只采用一个二极管的电路，运放在半个多周期中都处于非线性状态，尤其是从运放截止到重新开始进入线性工作的过程，比二极管的影响大得多。

只看该作者 · 2019-6-3 09:48

我看过陈老师的帖子，专注于研究线性时不变滤波器理论，模电方面的其他知识，好像较少涉及。

在这个帖子里，楼主多次重复强调二极管非线性，从电路基本原理就知道，二极管非线性被压制了A*beta倍，不管是仿真，还是实测，结果都表明非线性都可以忽略不计了，根本没有什么过零失真之类的。

2万 · 2019-6-3 09:57

to LZ:

建议关注一下AD8048相关使用说明中的这部分：

但有一点可以肯定，精密整流绝对到不了“运放带宽”。理论上都不可能。

3万 · 2019-6-3 10:06

截图存证。

只看该作者 · 2019-6-3 10:57

真心想讨论问题，就扯几句。
像那二位官爷，我都懒着搭理，除了鄙视，还是鄙视！虽然俺在21IC不当官，也没后台，就这么任性，欠揍。。

只看该作者 · 2019-6-3 16:26

HWM 发表于 2019-6-3 09:57
to LZ:

建议关注一下AD8048相关使用说明中的这部分：

谢谢！
关于8048增益必须大于等于2这一点我是注意到了，我那个电路的噪声增益就是2，所以没问题。
电阻的取值问题当时确实是疏忽了，我会重新做实验的，可能要做得细一点，所以要一段时间。

2万 · 2019-6-3 17:46

本帖最后由 xukun977 于 2019-6-3 17:59 编辑

行也好，不行也好，给个理由就行了。

又是拍照，又是大号黑字，就是讲不出个1234来，失败！

老规矩，大侠写个几百字要半个月时间，我们翘首以盼吧。

友情提醒:一定要把靶子瞄准喽再射，不要朝天乱放空枪。

1万 · 2019-6-3 18:22

gmchen 发表于 2019-5-29 14:38
由图可知，1kHz时输出很好，100kHz时在二极管截止和导通两个瞬间都出现了问题。大于500kHz后输出就没法看了 ...

建议换成2AP9或者1N60这类专用的检波点接触的锗二极管，这类二极管有着很小的结电容，超低的导通电压，普通二极管用在检波上实际效果就是不佳，那些奇怪正弦过冲估计是就是结电容和导通电压过大或者导通时间过长的结果

只看该作者 · 2019-6-4 08:27

雪山飞狐D 发表于 2019-6-3 18:22
建议换成2AP9或者1N60这类专用的检波点接触的锗二极管，这类二极管有着很小的结电容，超低的导通电 ...

谢谢！我已经用了一个肖特基二极管，不过你说的我也可以试试。

1万 · 2019-6-4 09:46

本帖最后由 captzs 于 2019-6-4 10:06 编辑

7楼无二极管电路实现精密整流的仿真结果，二极管的影响远远低于运放。二极管的结电容在1～2pf的很普遍，输出波形是尖窄微分波(也可能引起铃振)，滤除不难，其传输延时也在ns数量级，而运放引起的延时可大于us数量级。本来还有几个电路比对，现在就算了。

只看该作者 · 2019-6-5 19:55

前面发过一些实验结果，但是其中的电阻用错了。承蒙xukun，king5555，以及HWM等提醒指正，特此向各位表示衷心感谢。
现在重新做实验，下面发帖介绍实验过程与结果。
实验电路还是在首帖的那个电路，但是其中的电阻全部换成200欧，另外在输出端对地加入一个100欧的负载电阻。
第一步：检测运放本身的大信号频响。运放为AD8048AR，输入信号峰值保持在1V左右，频率从1MHz变化到100MHz，用示波器测量输入输出幅度，并计算电压增益。结果如下：
在1M到100M频率范围内，波形均无可观察到的明显失真。
增益变化如下：1M-1.02，10M-1.02，35M-1.06，50M-1.06，70M-1.04，100M-0.79.
这个结果基本符合AD8048手册给出的大信号频响曲线。可见此运放的大信号频响大于100MHz。

1万 · 2019-6-5 20:02

gmchen 发表于 2019-6-5 19:55
前面发过一些实验结果，但是其中的电阻用错了。承蒙xukun，king5555，以及HWM等提醒指正，特此向各位表示衷 ...

再次感谢大师的分享，我们搬板凳准备学习。

只看该作者 · 2019-6-5 20:15

本帖最后由 gmchen 于 2019-6-5 22:32 编辑

第二步，加入两个二极管SD101A。输入信号幅度仍然保持在1V峰值左右，同时测量输入与输出。在观察输出波形后，还利用示波器的测量功能，测量了输入信号的有效值与输出信号的周期平均值，并计算它们的比值。结果如下（数据依次是频率、输出平均值mV、输入有效值mV、以及它们的比值：输出平均值/输入有效值）：
100kHz，306，673，0.45
1MHz，305，686，0.44
5MHz，301，679，0.44
10MHz，285，682，0.42
20MHz，253，694，0.36
30MHz，221，692，0.32
50MHz，159，690，0.23
80MHz，123，702，0.18
100MHz，80，710，0.11
可见，在低频时该电路可以很好地实现精密整流，但是随着频率的升高，整流精度逐渐下降。若以100kHz的输出为基准，则大概在30MHz时输出已经下降了3dB。这个频率不到58楼测试的运放闭环带宽的三分之一。换言之，若我们要做一个平坦度在3dB以内的精密整流电路，运放的闭环带宽至少应该是信号频率的三倍以上。

只看该作者 · 2019-6-5 20:24

在频率很低时，输出波形是一个接近完整的半波整流波形。但是随着频率的升高，输出波形发生畸变。
首先是在馒头波开始的地方，也就是二极管开始导通的时刻，输出波形有一个缺口。

随着频率的升高，信号周期越来越小，这个缺口占的比例就越来越大。

只看该作者 · 2019-6-5 20:28

观察此时运放的输出端波形，可以发现在输出过零的前后，运放的输出波形有严重的畸变。下面就是频率为1MHz与10MHz时运放输出端的波形。

1万 · 2019-6-5 20:36

还能到更高频率吗

3万 · 2019-6-5 20:37

61楼和62楼测得的的波形，已经足够说明“根本没有什么过零失真”的谬误了。

只看该作者 · 2019-6-5 20:52

可以将前面的波形与推挽输出电路中的交越失真比较。下面给出一个直观的解释：
在输出电压较高时，二极管完全导通，此时它有一个基本固定的管压降，运放的输出始终比输出电压高一个二极管的管压降。此时运放工作在线性放大状态，所以输出波形是个很好的馒头波。
在输出信号过零的时刻，二极管开始时并没有导通，所以此时的运放并没有工作在线性状态，而是接近开环。在输入电压的作用下，运放将以最大的速率提高输出电压使得二极管进入导通状态。但是运放的压摆率是有限的，它不可能在瞬间将输出电压提升到使得二极管导通，所以输出电压就出现了一个缺口。从62楼的波形可以看出，运放在输出过零的时刻是如何“努力”地企图将输出电压提高的。
实际上在这种工作状态下，所有关于运放负反馈的公式都是失效的，根本不能用负反馈原理来分析二极管的非线性。

1万 · 2019-6-5 20:53

maychang 发表于 2019-6-5 20:37
61楼和62楼测得的的波形，已经足够说明“根本没有什么过零失真”的谬误了。
...

你以前做过类似试验吗？

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