單向電路

單向電路是運算放大器的一種非線性運用方式。它實質(zhì)上是利用運算放大器的高增益和二極管的單向?qū)щ娞匦韵嘟Y(jié)合而構(gòu)成的一個理想開關(guān)或單向比例運算器，分為開環(huán)和閉環(huán)兩種電路。

單向電路開環(huán)

當(dāng)電路如1圖所示的開環(huán)應(yīng)用時，該電路就是一個單向比較器。

由于運算放大器IC的開環(huán)增益很高，它的同相端與反相端之間的電位差只要有微小的變化就會使運算放大器IC的輸出由正飽和變?yōu)樨擄柡突蛴韶擄柡妥優(yōu)檎柡停瑥亩菇佑谳敵龆说亩O管D由導(dǎo)通變?yōu)榻刂够蛴山刂棺優(yōu)閷?dǎo)通，如同一個由輸入信號控制的理想開關(guān)，

這時電路的輸入輸出關(guān)系如圖4所示。

單向電路閉環(huán)

當(dāng)電路接成如圖1所示的閉環(huán)應(yīng)用時，根據(jù)輸入信號的不同，可按緩沖電路的方法，恰當(dāng)?shù)剡x擇“零點”和“增益”跳線連接方式，使電路處于如下兩種工作狀態(tài)：

1. 當(dāng)輸入信號使二極管D導(dǎo)通時，電路成為緩沖電路，根據(jù)增益跳線連接方式的不同．電路具有1倍或2．5倍的固定增益，即輸出V₀=V_i2一V_i1或V₀=2.5(V_i2一V_i1)。

2. 當(dāng)輸入信號使二極管D截止時，電路輸出為零，即電路增益為零。

電路閉環(huán)應(yīng)用時的輸入輸出關(guān)系如圖5所示。圖5中：V_i1為反相輸入信號；Vi₂為同相輸入信號。

當(dāng)二極管按圖6中所示方向連接時，電路輸出正信號，負向輸出為零；當(dāng)二極管與圖6中所示方向相反連接時，電路輸出負信號，正向輸出為零。

單向電路用途

單向電路與緩沖電路一樣，常作為組件的接口電路使用。

大型電路可以分塊成基本單元構(gòu)成單向電路模型。

單向圖的生成過程

大電路系統(tǒng)地分解成單向圖可以進行如下

1. 把單向子電路或宏模型用單向模型代替。得到單向電路框圖。

2. 由單向電路框圖生成接口圖。在圖中，所有輸入連接到頂點1 ，同時把每個單向模型的輸入輸出網(wǎng)絡(luò)分別用頂點表示，并且把所有無向邊用有向邊代替。

3. 識別圖形中G的強連通部分，把強連通部分收縮成頂點，構(gòu)成單向圖G`，其中強連通部分用點劃線圈起來，構(gòu)成超頂點。

4. 根據(jù)G`的頂點連接情況，把頂點分層次。

5. 按層次由高到低進行時域分析，先分析k層次的所有子電路，然后分析k 1層次的，k=0,1,2，…

單向電路的原理電路如圖1所示。從電路組成形式上看，它除了在運算放大器的輸出端增加了一個二極管D外，其他均與的緩沖電路和比較電路相同。

它是一個具有兩組差動輸入的比例運算放大器。端子1、2和3、4是它的兩組輸入端，一般只利用其中一組接收有用信號，另一組則用來處理信號零點或作其他用途。電路增益為固定的1倍或2.5倍，由“增益”跳線(T1、T2、T3)方式選擇。零點信號(0V或一1V)由“零點”跳線(T4、T5、T6)方式選擇。電位器w來微調(diào)電路的零位，電阻R₉為電路平衡電阻，用來平衡運算放大器兩輸入端的阻抗。由于該電路結(jié)構(gòu)對稱，參數(shù)匹配恰當(dāng)，所以它具有良好的抑制共模干擾能力，可接收不同參考電平的信號。

具體的原理不同類型的單向電路略有不同，在此以單向橋式整流電路為例。

單向電路組成

如圖2所示，由四只整流二極管和負載RL接成單向電橋形式。

單向電路工作原理

二極管正極電位高于負極電位或正極電壓大于二極管死區(qū)電壓時，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后通過負載的電流方向不改變，從而在負載上得到極性不變的脈動直流電。

當(dāng)Vi正半周時，變壓器T次級線圈3正4負，二極管VD1、VD2導(dǎo)通，VD3、VD4截止，負載RL上獲得單向脈動電流。

當(dāng)Vi負半周時，變壓器T次級線圈4正3負，二極管VD3、VD4導(dǎo)通，VD1、VD2截止，負載RL上獲得單向脈動電流。

單向電路電路特點

輸出電壓脈動小，每只二極管承受的最大反向電壓也較??；變壓器的利用效率高。

在互感器的輸出端接好萬用表（指針式），并打在直流50mA檔，之后在互感器的輸入端短時加一個3~6V直流電壓，在接通電源時如表針向正向擺動，則說明接正電流端為輸入端，二次則為減極性接法。

直流變換電路按功率傳輸方向可分為單向電路和雙向電路。前者的出端電壓、電流平均值只能維持一種極性，又稱單象限直流變換電路。后者的出端電壓或電流平均值極性可變，即電能可在電源和負載間雙向傳輸，又稱雙象限直流變換電路。若電路中出端電壓和電流平均值的極性均可變，則稱為四象限直流變換電路。單象限電路是常用的基本直流電壓變換電路。