组成二极管的各种整流电路图（组成二极管的各种整流电路）

二极管组成的各种整流电路，利用二极管的单向导通特性将交流电能转换为DC电能，在分析中忽略二极管的正向压降。

事实上，当整流220VAC的交流电压时，小至1V的损耗可以忽略不计。但是，如果对小信号进行整流，这些整流电路就没用了。例如，输入信号的峰值只有1V。如果前面提到的全桥整流电路用于整流，即使是二极管也可以开不了，更别说艰巨的整改任务了，如下图：

对于小信号整流，我们可以使用精密整流电路。这里我们介绍几种常用的精密整流电路。假设以下输入交流信号为正弦波，二极管的正向压降为0.7V:

一、半波整流电路

如下图所示，OP1是一个运算放大器，作为电压跟随器电路连接，只是在输出端插入了一个二极管D1。这种运算放大器和二极管的组合电路也被称为超级二极管。让下面我们来做一个简单的分析：

当输入信号ui的正半周到来时，由于运算放大器处于电压跟随状态，电路的输出电压uo等于输入电压ui(正电压)。当然，二极管D1必须导通，运算放大器处于闭环负反馈状态，才能实现电压跟随。因此，运算放大器OP1的输出(非uo)自然比输出电压uo高出二极管D1的正向导通电压(uD1=0.7V)，此时电路是等效的。

当输入信号ui的负半周到来时，由于运算放大器一开始仍处于电压跟随状态，电路的输出电压uo为负，使得二极管D1关断，运算放大器处于开环状态(相当于一个比较器)。运算放大器的反相端通过电阻R1下拉到地(0V)，而其同相端为负(小于0V)，运算放大器(比较器)OP1的输出电压为低。(比较器副总裁

其输入和输出波形如下：

显然，这个电路在整流的过程中需要频繁地从闭环状态切换到开环状态再切换回闭环状态，这是需要时间的(晶体管从饱和状态退出再到截止状态)。因此，如果输入信号的频率太高，由于运算放大器的响应时间长，输出电压uo将跟不上输入信号的变化速度。我该怎么办？

下图所示的改进电路采用箝位二极管限制输出电压，使得输出电压uo比地(0V)只低一个二极管压降，迫使运算放大器内部的三极管不进入饱和状态，使其能快速响应更快的输入信号(注意运算放大器的连接形式，不是电压跟随器，是反相放大器)。

当输入信号ui的正半周到来时，由于运算放大器是反相放大器(负反馈)，OP1输出负电压，由于OP1的同相端接地(0V)，根据虚拟短运算放大器的特性(虚拟短和虚拟破碎只有当运算放大器处于负反馈闭环状态时，才能讨论它的特性。不熟悉运算放大器的读者可以参考相应的文章。在导通状态下，运算放大器的输出被强制为-0.7V，同时二极管D1由于反向偏置而关断，因此没有输出电压。此时，电路等效如下：

让进一步调整它，如下图所示：

当输入信号ui的负半周到来时，由于运算放大器是反相放大器(负反馈中)，OP1的输出电压为正，又由于OP1的同相端接地(0V)，根据虚拟短运放的特性，它的反相端也是0V，所以D2的阳极电位低于阴极电位，处于关断状态，所以运放应该是开环状态。然而与此同时，二极管D1正在突

实际上是一个反相放大器，所以这个电路也有放大功能。当输入为负半个周期时，输入电压和输出电压之间的关系如下：

特别注意输出电压的极性。负半周输入被整流为正半周，而正半周输入没有输出。波形关系如下图所示：

二、全波整流电路

对应的全波整流电路如下图所示：

蓝色方框中的电路类似于前面提到的半波整流电路，但两个二极管的位置相反。它将输入的正半周整流为负半周(前面的电路正好相反，读者可以自行分析)，后半部分是加法运放电路。一个输入信号是半波整流输出的负半周期，其放大系数AV1为：

假设我们将其值调整如下：

当输入电压ui半周后到来时，输出电压uo为：

当输入电压ui的负半周到来时，蓝框中的半波整流电路没有输出，因此输出电压uo是输入信号ui的反相(其放大倍数为-1)，即uo=-ui，相当于将负半周整流为正半周，这样两个半周之和就是一个完整的全波，如下图所示：

这个全波整流电路的目的很简单：对输入信号进行整流，放大2倍，然后和输入信号本身叠加。当然，这个电路也有放大的作用，其计算公式与上述步骤类似，这里不再赘述。

还有一种类似的全波整流电路，如下图所示：

当输入信号ui的正半周期到来时，因为运算放大器OP1是反相放大器(负反馈)并且其输出处于低电平，并且因为运算放大器的非反相端接地(0V)，所以根据虚拟短运算放大器的特性，使得D2的阳极电位高于阴极电位，处于导通状态的D2迫使OP1的输出为-0.7V，而二极管D1处于关断状态。这时，

你觉得怎么样？好吧，你你是大爷，我给你调一下，如下图：

前级半波整流电路无输出，整个电路为非反相放大器，放大倍数如下：

当输入信号ui的负半周到来时，由于运算放大器是反相放大器(负反馈中)，OP1的输出电压为正，又由于OP1的同相端接地(0V)，根据虚拟短运放的特性，它的反相端也是0V，所以D2的阳极电位低于阴极电位，处于关断状态，所以运放应该是开环状态。但与此同时，二极管D1由于正向偏置而导通，OP1通过双极D1、运算放大器OP2、的电阻R3和R2仍处于负反馈状态，使输出有相应的正电压输出。此时，电路等效如下：

进一步的调整如下图所示：

此时，电路的放大系数为：

因此，无论输入是正半周还是负半周，输出都是正电压，即达到全波整流的目的。如果我们让R1=R2=R3，两者的放大倍数都是2，输出电压的幅度是输入电压的2倍。当然，对于其他比例的放大，也可以适当调整R3的值。

编辑：李倩