Raddrizzatore di precisione

Il Raddrizzatore di precisione, o superdiodo, è un elemento circuitale composto da un diodo e un amplificatore operazionale, allo scopo di ottenere un circuito funzionante da raddrizzatore o diodo ideale. Risulta particolarmente utile per l'elaborazione di segnali a precisione elevata.

Struttura di base e principio di funzionamento

Un semplice raddrizzatore di precisione.

La struttura di base di un raddrizzatore di precisione è rappresentata in figura (R_L rappresenta un generico carico).

Se la tensione in ingresso è negativa, pure quella sul diodo è negativa, cosicché esso opera come un circuito aperto e non vi è corrente attraverso il carico e la tensione in uscita è zero. Se la tensione in ingresso è positiva, essa viene amplificata dall'amplificatore ed innesca il diodo. Ne risulta che vi è corrente sul carico e, per effetto della retroazione, la tensione in uscita è uguale alla tensione in entrata.

Di fatto la tensione di soglia del superdiodo non è esattamente zero, come dovrebbe esserlo per risultare simile a quella di un diodo ideale, ma è pari alla tensione di soglia del diodo normale divisa per il guadagno dell'amplificatore operazionale, risultando quasi zero.

Problematiche

Il raddrizzatore di precisione nella configurazione di base non viene comunemente usato in quanto ha un problema: quando il segnale d'ingresso diventa (anche leggermente) negativo, l'amplificatore operazionale funziona in anello aperto. Questo porta facilmente l'uscita dell'amplificatore operazionale ad essere maggiore della tensione di alimentazione, inducendone così la saturazione. Quando l'entrata torna ad essere positiva, l'amplificatore deve uscire dalla saturazione per riattivarsi. Questo passaggio richiede un certo tempo, riducendo fortemente la risposta in frequenza del circuito.

Configurazione alternativa

Struttura del raddrizzatore migliorata

In figura è presentata una struttura alternativa che fornisce una soddisfacente risposta in frequenza.

In questo caso, quando la tensione in ingresso è maggiore di zero, D₂ è attivo e D₁ è inattivo, cosicché l'uscita è zero. Quando l'ingresso è minore di zero, D₂ è inattivo e D₁ è attivo e l'uscita assume il valore dell'entrata moltiplicata per $-\tfrac{R_2}{R_1}$. La sua caratteristica di trasferimento è la seguente:

Questa configurazione ha il vantaggio che l'amplificatore non va in saturazione, cosicché gli unici fattori che influenzano la sua risposta sono l'amplificazione stessa ed il prodotto guadagno-larghezza di banda.

Ulteriori applicazioni

Simile circuiteria può essere usata per realizzare dei circuiti raddrizzatori per alimentatori a corrente continua. Inoltre, con lievi modifiche, la struttura di base può essere utilizzata come rivelatore di picco.

Voci correlate

• Amplificatore operazionale
• Derivatore analogico
• Integratore analogico
• Sommatore analogico
• raddrizzatore
• alimentatore

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