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单向电路

作者:百科科普

由于电路中存在受控源,电路中就有单向性质,电路或子电路具有单向性质时称为单向电路(unidirectional circuit)。单向电路为一非线性变换电路,它能以1倍或2.5倍的增益输出一种极性的信号,而对另一种极性的信号起阻塞作用,即无输出。它是构成选择、限幅、函数、死区、绝对值等组件的基本电路。

单向电路简介

单向电路的原理电路如图1所示。从电路组成形式上看,它除了在运算放大器的输出端增加了一个二极管D外,其他均与的缓冲电路和比较电路相同。

它是一个具有两组差动输入的比例运算放大器。端子1、2和3、4是它的两组输入端,一般只利用其中一组接收有用信号,另一组则用来处理信号零点或作其他用途。电路增益为固定的1倍或2.5倍,由“增益”跳线(T1、T2、T3)方式选择。零点信号(0V或一1V)由“零点”跳线(T4、T5、T6)方式选择。电位器w来微调电路的零位,电阻R9为电路平衡电阻,用来平衡运算放大器两输入端的阻抗。由于该电路结构对称,参数匹配恰当,所以它具有良好的抑制共模干扰能力,可接收不同参考电平的信号。

单向电路单向电路原理

具体的原理不同类型的单向电路略有不同,在此以单向桥式整流电路为例。

单向电路组成

如图2所示,由四只整流二极管和负载RL接成单向电桥形式。

单向电路工作原理

二极管正极电位高于负极电位或正极电压大于二极管死区电压时,二极管导通,导通后通过负载的电流方向不改变,从而在负载上得到极性不变的脉动直流电。

当Vi正半周时,变压器T次级线圈3正4负,二极管VD1、VD2导通,VD3、VD4截止,负载RL上获得单向脉动电流。

当Vi负半周时,变压器T次级线圈4正3负,二极管VD3、VD4导通,VD1、VD2截止,负载RL上获得单向脉动电流。

单向电路电路特点

输出电压脉动小,每只二极管承受的最大反向电压也较小;变压器的利用效率高。

单向电路单向电路分类及用途

单向电路是运算放大器的一种非线性运用方式。它实质上是利用运算放大器的高增益和二极管的单向导电特性相结合而构成的一个理想开关或单向比例运算器,分为开环和闭环两种电路。

单向电路开环

当电路如1图所示的开环应用时,该电路就是一个单向比较器。

由于运算放大器IC的开环增益很高,它的同相端与反相端之间的电位差只要有微小的变化就会使运算放大器IC的输出由正饱和变为负饱和或由负饱和变为正饱和,从而使接于输出端的二极管D由导通变为截止或由截止变为导通,如同一个由输入信号控制的理想开关,

这时电路的输入输出关系如图4所示。

单向电路闭环

当电路接成如图1所示的闭环应用时,根据输入信号的不同,可按缓冲电路的方法,恰当地选择“零点”和“增益”跳线连接方式,使电路处于如下两种工作状态:

    当输入信号使二极管D导通时,电路成为缓冲电路,根据增益跳线连接方式的不同.电路具有1倍或2.5倍的固定增益,即输出V0=Vi2一Vi1或V0=2.5(Vi2一Vi1)。

    当输入信号使二极管D截止时,电路输出为零,即电路增益为零。

电路闭环应用时的输入输出关系如图5所示。图5中:Vi1为反相输入信号;Vi2为同相输入信号。

当二极管按图6中所示方向连接时,电路输出正信号,负向输出为零;当二极管与图6中所示方向相反连接时,电路输出负信号,正向输出为零。

单向电路用途

单向电路与缓冲电路一样,常作为组件的接口电路使用。

单向电路电路按单向模型分块

大型电路可以分块成基本单元构成单向电路模型。

单向图的生成过程

大电路系统地分解成单向图可以进行如下

    把单向子电路或宏模型用单向模型代替。得到单向电路框图。

    由单向电路框图生成接口图。在图中,所有输入连接到顶点1 ,同时把每个单向模型的输入输出网络分别用顶点表示,并且把所有无向边用有向边代替。

    识别图形中G的强连通部分,把强连通部分收缩成顶点,构成单向图G`,其中强连通部分用点划线圈起来,构成超顶点。

    根据G`的顶点连接情况,把顶点分层次。

    按层次由高到低进行时域分析,先分析k层次的所有子电路,然后分析k+1层次的,k=0,1,2,…

单向电路检查单向电路互感器的极性

在互感器的输出端接好万用表(指针式),并打在直流50mA档,之后在互感器的输入端短时加一个3~6V直流电压,在接通电源时如表针向正向摆动,则说明接正电流端为输入端,二次则为减极性接法。

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