Rectificador de precisión

El rectificador de precisión , a veces llamado superdiodo , es una configuración de circuito amplificador operacional (opamp) que se comporta como un diodo y rectificador ideal . ^[¹^]

El rectificador de precisión basado en amplificador operacional no debe confundirse con el diodo ideal de rectificación activa basado en MOSFET de potencia.

Circuito básico

El circuito básico que implementa dicha característica se muestra a la derecha, donde $R_{\text{L}}$ Puede ser cualquier carga. Cuando el voltaje de entrada es negativo, el amplificador operacional coloca su voltaje más negativo en el ánodo del diodo, por lo que el diodo está polarizado inversamente y funciona como un circuito abierto. Dado que casi no fluirá corriente a través del diodo, el voltaje de salida $V_{\text{salida}}$ será derribado al suelo a través de $R_{\text{L}}$ Cuando la entrada se vuelve positiva, es amplificada por el amplificador operacional, lo que activa el diodo. Debido a la retroalimentación negativa , fluirá la corriente justa a través de $R_{\text{L}}$ de modo que $V_{\text{salida}}$ es igual al voltaje de entrada.

El umbral real es muy cercano a cero, pero no es cero. Es igual al umbral real del diodo, dividido por la ganancia del amplificador operacional.

Esta configuración básica presenta un problema, por lo que no se usa comúnmente. Cuando la entrada se vuelve (incluso ligeramente) negativa, el amplificador operacional funciona en lazo abierto, ya que no hay señal de retroalimentación a través del diodo. En un amplificador operacional típico con alta ganancia en lazo abierto, la salida se satura. Si la entrada vuelve a ser positiva, el amplificador operacional debe salir del estado de saturación antes de que pueda volver a producirse la amplificación positiva. Este cambio genera oscilaciones y requiere cierto tiempo, lo que reduce considerablemente la respuesta en frecuencia del circuito.

Circuito mejorado

Una versión alternativa se muestra a la derecha. En este caso, cuando la entrada es mayor que cero, D1 está apagado y D2 está encendido, por lo que la salida es cero porque el otro extremo de $R_{2}$ está conectado a tierra virtual y no hay corriente a través de él. $R_{2}$ Cuando la entrada es menor que cero, D1 está encendido y D2 está apagado, por lo que la salida es como la entrada con una amplificación de $-R_{2}/R_{1}$ Su relación de entrada-salida es la siguiente:

Este circuito tiene la ventaja de que el amplificador operacional nunca se satura, pero su salida debe variar en dos caídas de tensión de diodo (aproximadamente 1,2 V) cada vez que la señal de entrada cruza cero. Por lo tanto, la velocidad de respuesta del amplificador operacional y su respuesta en frecuencia ( producto ganancia-ancho de banda ) limitarán el rendimiento a altas frecuencias, especialmente para niveles de señal bajos, aunque es posible un error inferior al 1 % a 100 kHz.

Se puede utilizar un circuito similar para crear un rectificador de onda completa de precisión .

Detector de pico

Con una pequeña modificación, el rectificador de precisión básico puede utilizarse para detectar picos de nivel de señal. En el siguiente circuito, un condensador retiene el nivel de voltaje pico de la señal y un interruptor se utiliza para restablecer el nivel detectado. Cuando la entrada V _in supera V _c (voltaje a través del condensador), el diodo se polariza directamente y el circuito se convierte en un seguidor de voltaje. En consecuencia, el voltaje de salida V _o sigue a V _in mientras V _in supere V _c . Cuando V _in cae por debajo de V _c , el diodo se polariza inversamente y el condensador mantiene la carga hasta que V _in vuelve a alcanzar un valor mayor que V _c .