- Qu'est-ce qu'un circuit redresseur de précision?
- Fonctionnement du redresseur de précision
- Le circuit de redresseur de précision modifié
- Redresseur à onde complète de précision utilisant Op-Amp
- Composants requis
- Diagramme schématique
- Amélioration supplémentaire
Un redresseur est un circuit qui convertit le courant alternatif (AC) en courant continu (DC). Un courant alternatif change toujours de direction au fil du temps, mais le courant continu circule en continu dans une direction. Dans un circuit redresseur typique, nous utilisons des diodes pour redresser le courant alternatif en courant continu. Mais cette méthode de redressement ne peut être utilisée que si la tension d'entrée du circuit est supérieure à la tension directe de la diode qui est typiquement de 0,7V. Nous avons précédemment expliqué le redresseur demi-onde à diode et le circuit redresseur pleine onde.
Pour surmonter ce problème, le circuit redresseur de précision a été introduit. Le redresseur de précision est un autre redresseur qui convertit le courant alternatif en courant continu, mais dans un redresseur de précision, nous utilisons un ampli opérationnel pour compenser la chute de tension à travers la diode, c'est pourquoi nous ne perdons pas la chute de tension de 0,6 V ou 0,7 V à travers le diode, le circuit peut également être construit pour avoir un certain gain à la sortie de l'amplificateur.
Donc, dans ce didacticiel, je vais vous montrer comment créer, tester, appliquer et déboguer un circuit redresseur de précision à l'aide de l'ampli-op. Parallèlement à cela, je discuterai également des avantages et des inconvénients de ce circuit. Alors, sans plus tarder, commençons.
Qu'est-ce qu'un circuit redresseur de précision?
Avant de connaître le circuit redresseur de précision, clarifions les bases du circuit redresseur.
La figure ci-dessus montre les caractéristiques d'un circuit redresseur idéal avec ses caractéristiques de transfert. Cela implique que lorsque le signal d'entrée est négatif, la sortie sera de zéro volt et lorsque le signal d'entrée est positif, la sortie suivra le signal d'entrée.
La figure ci-dessus montre un circuit redresseur pratique avec ses caractéristiques de transfert. Dans un circuit redresseur pratique, la forme d'onde de sortie sera inférieure de 0,7 volts à la tension d'entrée appliquée et la caractéristique de transfert ressemblera à la figure montrée dans le diagramme. À ce stade, la diode ne conduira que si le signal d'entrée appliqué est légèrement supérieur à la tension directe de la diode.
Maintenant que les bases sont écartées, revenons au circuit redresseur de précision.
Fonctionnement du redresseur de précision
Le circuit ci-dessus montre un circuit redresseur de précision demi-onde de base avec un ampli-op LM358 et une diode 1n4148. Pour apprendre comment fonctionne un ampli-op, vous pouvez suivre ce circuit d'ampli-op.
Le circuit ci-dessus vous montre également la forme d'onde d'entrée et de sortie du circuit redresseur de précision, qui est exactement égale à l'entrée. C'est parce que nous prenons le retour de la sortie de la diode et que l'ampli opérationnel compense toute chute de tension à travers la diode. Ainsi, la diode se comporte comme une diode idéale.
Maintenant, dans l'image ci-dessus, vous pouvez clairement voir ce qui se passe lorsqu'un demi-cycle positif et négatif du signal d'entrée est appliqué dans la borne d'entrée de l'amplificateur opérationnel. Le circuit montre également les caractéristiques de transfert du circuit.
Mais dans un circuit pratique, vous n'obtiendrez pas la sortie comme indiqué dans la figure ci-dessus, laissez-moi vous dire pourquoi?
Dans mon oscilloscope, le signal jaune dans l'entrée et le signal vert sont la sortie. Au lieu d'obtenir une rectification demi-onde, on obtient une sorte de rectification pleine onde.
L'image ci-dessus vous montre lorsque la diode est éteinte, le demi-cycle négatif correspond au signal circulant à travers la résistance vers la sortie, et c'est pourquoi nous obtenons le redressement pleine onde comme la sortie, mais ce n'est pas le réel Cas.
Voyons ce qui se passe lorsque nous connectons une charge de 1K.
Le circuit ressemble à l'image ci-dessus.
La sortie ressemble à l'image ci-dessus.
La sortie ressemble à ceci parce que nous avons pratiquement formé un circuit diviseur de tension avec deux résistances de 9.1K et une résistance de 1K, c'est pourquoi la moitié positive d'entrée du signal vient d'être atténuée.
Encore une fois, cette image ci-dessus vous montre ce qui se passe lorsque je change la valeur de la résistance de charge à 220R de 1K.
Ce n'est pas le moindre problème que ce circuit a.
L'image ci-dessus vous montre une condition de sous-dépassement où la sortie du circuit passe en dessous de zéro volt et augmente après un certain pic.
L'image ci-dessus vous montre une condition de sous-dépassement pour les deux circuits mentionnés ci-dessus, avec et sans charge. En effet, chaque fois que le signal d'entrée passe en dessous de zéro, l'ampli-op entre dans la région de saturation négative et le résultat est l'image affichée.
Une autre raison pour laquelle nous pouvons dire que, chaque fois que la tension d'entrée passe de positive à négative, il faudra un certain temps avant que le retour des amplis-op entre en jeu et stabilise la sortie, et c'est pourquoi nous obtenons les pointes en dessous de zéro volt sur le production.
Cela se produit parce que j'utilise un ampli op Jelly Bean LM358 avec un faible taux de balayage. Vous pouvez résoudre ce problème, simplement en mettant un ampli opérationnel avec une vitesse de balayage plus élevée. Mais gardez à l'esprit que cela se produira également dans la plage de fréquences la plus élevée du circuit.
Le circuit de redresseur de précision modifié
La figure ci-dessus montre un circuit redresseur de précision modifié à travers lequel nous pouvons réduire tous les défauts et inconvénients mentionnés ci-dessus. Étudions le circuit et voyons comment cela fonctionne.
Maintenant, dans le circuit ci-dessus, vous pouvez voir que la diode D2 conduira si la moitié positive du signal sinusoïdal est appliquée en tant qu'entrée. Maintenant, le chemin indiqué ci-dessus (avec la ligne jaune) est terminé et l'ampli-op agit comme un amplificateur inverseur, si nous regardons le point P1, la tension est de 0V car une masse virtuelle est formée à ce point, donc le courant ne peut pas traverser la résistance R19, et au point de sortie P2, la tension est négative de 0,7 V car l'ampli-op compense la chute de la diode, il n'y a donc aucun moyen que le courant puisse aller au point P3. C'est ainsi que nous avons obtenu une sortie 0V chaque fois qu'un demi-cycle positif du signal est appliqué à l'entrée de l'ampli-op.
Supposons maintenant que nous ayons appliqué la moitié négative du signal alternatif sinusoïdal à l'entrée de l'ampli-op. Cela signifie que le signal d'entrée appliqué est inférieur à 0V.
À ce stade, la diode D2 est dans la condition de polarisation inverse, ce qui signifie qu'il s'agit d'un circuit ouvert. L'image ci-dessus vous le dit exactement.
Comme la diode D2 est dans la condition de polarisation inverse, le courant circulera à travers la résistance R22 formant une masse virtuelle au point P1. Maintenant, lorsque la moitié négative du signal d'entrée est appliquée, nous obtiendrons un signal positif dans la sortie en tant qu'amplificateur inverseur. Et la diode conduira et nous obtiendrons la sortie compensée au point P3.
Maintenant, la tension de sortie sera -Vin / R2 = Vout / R1
Ainsi, la tension de sortie devient Vout = -R2 / R1 * Vin
Observons maintenant la sortie du circuit dans l'oscilloscope.
La sortie pratique du circuit sans aucune charge attachée est montrée dans l'image ci-dessus.
Maintenant, en ce qui concerne l'analyse du circuit, un circuit redresseur demi-onde est assez bon, mais lorsqu'il s'agit d'un circuit pratique, le redresseur demi-onde n'a tout simplement pas de sens pratique.
Pour cette raison, un circuit redresseur pleine onde a été introduit, pour obtenir un redresseur de précision pleine onde, il me suffit de fabriquer un amplificateur sommateur, et c'est essentiellement tout.
Redresseur à onde complète de précision utilisant Op-Amp
Pour réaliser un circuit redresseur de précision pleine onde, je viens d'ajouter un amplificateur sommateur à la sortie du circuit redresseur demi-onde mentionné précédemment. Du point, P1 au point P2 est le circuit redresseur de précision de base et la diode est configurée de telle sorte que nous obtenons une tension négative à la sortie.
Du point P2 au point P3 est l'amplificateur de sommation, la sortie du redresseur de précision est envoyée à l'amplificateur de sommation via la résistance R3. La valeur de la résistance R3 est la moitié de R5 ou vous pouvez dire que c'est R5 / 2, c'est ainsi que nous réglons un gain 2X hors de l'ampli opérationnel.
L'entrée du point P1 est également envoyée à l'amplificateur de sommation à l'aide de la résistance R4, les résistances R4 et R5 sont chargées de régler le gain de l'ampli-op à 1X.
Puisque la sortie du point P2 est envoyée directement à l'amplificateur de sommation avec le gain de 2X, cela signifie que la tension de sortie sera 2 fois la tension d'entrée. Supposons que la tension d'entrée est un pic de 2V, nous obtiendrons donc un pic de 4V à la sortie. Dans le même temps, nous alimentons directement l'entrée de l'amplificateur de sommation avec un gain de 1X.
Maintenant, lorsque l'opération de sommation se produit, nous obtenons une tension additionnée à la sortie qui est (-4V) + (+ 2V) = -2V et comme amplificateur opérationnel à la sortie. Comme l'ampli-op est configuré comme un amplificateur inverseur, nous obtiendrons + 2V à la sortie qui est le point P3.
La même chose se produit lorsque le pic négatif du signal d'entrée est appliqué.
L'image ci-dessus montre la sortie finale du circuit, la forme d'onde en bleu est l'entrée et la forme d'onde en jaune est la sortie du circuit redresseur demi-onde, et la forme d'onde en vert est la sortie du circuit redresseur pleine onde.
Composants requis
- Circuit intégré ampli-op LM358 - 2
- 6,8 K, résistance 1% - 8
- Résistance 1K - 2
- Diode 1N4148 - 4
- Planche à pain - 1
- Fils de cavalier - 10
- Alimentation (± 10 V) - 1
Diagramme schématique
Le schéma de circuit pour redresseur de précision demi-onde et pleine onde utilisant un ampli-op est donné ci-dessous:
Pour cette démonstration, le circuit est construit dans une maquette sans soudure, à l'aide du schéma; Pour réduire l'inductance et la capacité parasites, j'ai connecté les composants aussi près que possible.
Amélioration supplémentaire
Le circuit peut être encore modifié afin d'améliorer ses performances comme nous pouvons ajouter un filtre supplémentaire afin de rejeter les bruits haute fréquence.
Ce circuit est fait uniquement à des fins de démonstration. Si vous envisagez d'utiliser ce circuit dans une application pratique, vous devez utiliser un amplificateur opérationnel de type hacheur et une résistance de 0,1 ohms de haute précision pour obtenir une stabilité absolue.
J'espère que vous avez aimé cet article et en avez appris quelque chose de nouveau. Si vous avez le moindre doute, vous pouvez demander dans les commentaires ci-dessous ou utiliser nos forums pour une discussion détaillée.