AC和DC是研究电荷流时经常遇到的两个术语。交流电(AC)具有不断更改其状态的属性。例如，如果我们考虑正弦波，则电流在一个方向上正半个周期流过，而在相反方向上流负半个周期。另一方面，直流电(DC)仅在一个方向上流动。

当施加交流信号时会产生直流信号或脉动直流信号的电子电路称为整流器。本章详细讨论了基于运算放大器的整流器。

整流器类型

整流器分为两类：半波整流器和全波整流器。本节详细讨论这两种类型。

半波整流器

半波整流器是一种整流器，它在输入的一个半个周期的输出端产生正半个周期，而在输入的另一个半个周期的输出端产生零个周期。

下图显示了半波整流器的电路图。

可以看到上面显示的半波整流器的电路图看起来像一个反相放大器，另外还带有两个二极管D ₁和D ₂ 。

下面说明上述半波整流电路的工作原理

• 对于正弦输入的正半周，运算放大器的输出将为负。因此，二极管D ₁将被正向偏置。

• 当二极管D ₁处于正向偏置时，运算放大器的输出电压将为-0.7V。因此，二极管D ₂将被反向偏置。因此，上述电路的输出电压为零伏。

• 因此，对于正弦输入的正半周，没有半波整流器的输出(零) 。

• 对于正弦输入的负半个周期，运算放大器的输出将为正。因此，二极管D ₁和D ₂将分别被反向偏置和正向偏置。因此，上述电路的输出电压将为-

$$ V_0 =-\ left(\ frac {R_f} {R_1} \ right)V_1 $$

• 因此，对于正弦波输入的负半周，半波整流器的输出将为正半周。

波形形式

下图显示了半波整流器的输入和输出波形

从上图可以看出，我们讨论的半波整流器电路图将为正弦输入的负半周产生正半周，为正弦输入的正半周产生零输出

全波整流器

对于输入的两个半周期，全波整流器在输出端产生正半周期。

下图显示了全波整流器的电路图–

上面的电路图由两个运算放大器，两个二极管D ₁和D ₂和五个电阻R ₁至R _5组成。上面显示的全波整流器电路的工作解释如下-

• 对于正弦输入的正半周期，第一个运算放大器的输出将为负。因此，二极管D ₁和D ₂将分别被正向偏置和反向偏置。

• 然后，第一个运算放大器的输出电压将为-

$$ V_ {01} =-\左(\ frac {R_2} {R_1} \右)V_i $$

• 观察到第一运算放大器的输出连接到电阻器R ₄ ，该电阻器R ₄连接到第二运算放大器的反相端子。第二运放同相端的电压为0V。因此，带有电阻R ₄和R ₄的第二运放用作反相放大器。

• 第二个运算放大器的输出电压为

  $$ V_0 =-\ left(\ frac {R_5} {R_4} \ right)V_ {01} $$

  将$ V_ {01} $的值代入上式，我们得到-

  $$ => V_ {0} =-\ left(\ frac {R_5} {R_4} \ right)\ left \ {-\ left(\ frac {R_2} {R_1} \ right)V_ {i} \ right \ } $$

  $$ => V_ {0} = \ left(\ frac {R_2R_5} {R_1R_4} \ right)V_ {i} $$

• 因此，对于正弦输入的正半周，全波整流器的输出将为正半周。在这种情况下，输出的增益为$ \ frac {R_2R_5} {R_1R_4} $。如果我们考虑$ R_ {1} = R_ {2} = R_ {4} = R_ {5} = R $，则输出的增益将为1。

• 对于正弦输入的负半周期，第一个运算放大器的输出将为正。因此，二极管D ₁和D ₂将分别被反向偏置和正向偏置。

• 第一个运算放大器的输出电压将为-

$$ V_ {01} =-\左(\ frac {R_3} {R_1} \右)V_ {i} $$

• 第一个运算放大器的输出直接连接到第二个运算放大器的同相端子。现在，第二个带有电阻R ₄和R _5的运算放大器用作同相放大器。

  第二个运算放大器的输出电压将为-

  $$ V_ {0} = \左(1+ \ frac {R_5} {R_4} \右)V_ {01} $$

  将$ V_ {01} $的值代入上式，我们得到

  $$ => V_ {0} = \ left(1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right)\ left \ {-\ left(\ frac {R_3} {R_1} \ right)V_ {i} \ right \} $$

  $$ => V_ {0} =-\ left(\ frac {R_3} {R_1} \ right)\ left(1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right)V_ {i} $$

• 因此，对于正弦波输入的负半周，全波整流器的输出也将为正半周。在这种情况下，输出增益的大小为$ \ left(\ frac {R_3} {R_1} \ right)\ left(1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right)$。如果我们考虑$ R_ {1} = 2R_ {3} = R_ {4} = R_ {5} = R $，则输出的增益将为1 。

下图显示了全波整流器的输入和输出波形

如上图所示，我们考虑的全波整流器电路图将仅对正弦输入的正半周和负半周产生正半周。