El rectificador de precisión , a veces llamado superdiodo , es una configuración de circuito de 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 .
El circuito básico que implementa tal característica se muestra a la derecha, donde puede haber cualquier carga. Cuando el voltaje de entrada es negativo, el amplificador operacional pone 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 ninguna corriente fluirá a través del diodo, el voltaje de salida se reducirá a tierra a través de . Cuando la entrada se vuelve positiva, es amplificada por el amplificador operacional, que enciende el diodo. Debido a la retroalimentación negativa , fluirá solo la corriente suficiente para que sea 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 tiene un problema, por lo que no se utiliza comúnmente. Cuando la entrada se vuelve (aunque sea levemente) negativa, el amplificador operacional funciona en bucle abierto, ya que no hay señal de retroalimentación a través del diodo. Para un amplificador operacional típico con alta ganancia de bucle abierto, la salida se satura. Si la entrada se vuelve positiva nuevamente, el amplificador operacional tiene que salir del estado saturado antes de que pueda tener lugar nuevamente la amplificación positiva. Este cambio genera un cierto zumbido y lleva algo de tiempo, lo que reduce en gran medida la respuesta de frecuencia del circuito.
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A la derecha se muestra una versión alternativa. 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 está conectado a la tierra virtual y no hay corriente a través de . 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 . 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 cambiar en dos caídas de voltaje del 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 de frecuencia ( producto ganancia-ancho de banda ) limitarán el rendimiento de alta frecuencia, especialmente para niveles de señal bajos, aunque es posible un error de menos del 1% a 100 kHz.
Se pueden utilizar circuitos similares para crear un circuito rectificador de onda completa de precisión .
Con una pequeña modificación, el rectificador de precisión básico se puede utilizar para detectar picos de nivel de señal. En el siguiente circuito, un condensador retiene el nivel de voltaje pico de la señal y se utiliza un interruptor para restablecer el nivel detectado. Cuando la entrada Vin supera a Vc (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 Vo sigue a Vin mientras Vin supere a Vc. Cuando Vin cae por debajo de Vc, el diodo se polariza inversamente y el condensador mantiene la carga hasta que el voltaje de entrada alcanza nuevamente un valor mayor que Vc.
