單向電路單向電路分類及用途

單向電路是運(yùn)算放大器的一種非線性運(yùn)用方式。它實(shí)質(zhì)上是利用運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)算放大器IC的輸出由正飽和變?yōu)樨?fù)飽和或由負(fù)飽和變?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(diǎn)”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(fù)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(fù)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。

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(fù)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(fù)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(fù)載的電流方向不改變，從而在負(fù)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(fù)，二極管VD1、VD2導(dǎo)通，VD3、VD4截止，負(fù)載RL上獲得單向脈動電流。

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

單向電路電路特點(diǎn)

輸出電壓脈動小，每只二極管承受的最大反向電壓也較小；變壓器的利用效率高。

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(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(diǎn)信號(0V或一1V)由“零點(diǎn)”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(yùn)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。

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(jìn)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(diǎn)1 ，同時把每個單向模型的輸入輸出網(wǎng)絡(luò)分別用頂點(diǎn)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(qiáng)連通部分，把強(qiáng)連通部分收縮成頂點(diǎn)，構(gòu)成單向圖G`，其中強(qiáng)連通部分用點(diǎn)劃線圈起來，構(gòu)成超頂點(diǎn)。

4. 根據(jù)G`的頂點(diǎn)連接情況，把頂點(diǎn)分層次。

5. 按層次由高到低進(jìn)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，…

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(fù)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。