因为二极管具有单方向导通电流，反向偏压则呈现断路的特性，OPA177GSG4因此可应用于将交流电压转为直流电压的整流电路中。在许多使用交流电压的电源供应器中，都采用了整流器线路。从最简草到最复杂的电子系统，都具备基本的电源供应器。在这一节中，你将学习到最基本的整流器——半波整流器(half-wave rectifi-ers)。
    在学习完本节的内容后，你应该能够：说明并且分析半波整流器的工作原理；描述基本的直流电源供应器和半波整流的原理；能够计算出半波整流电压的平均值；参与讨论门槛电压对半波整流器输出的影响；定义峰值反向电压；说明变压器耦合半波整流器的原理。
   1.基本直流电源供应器
    直流电源供应器(power supply)能将一般家用的220V/50Hz交流电压，转换成固定的直流电压。这是目前最常见的电子设备之一。由电源供应器所提供的直流电压，可以供应给大部分的电子电路设备。例如，电视机、立体音响设备、录像机、CD播放及大多数的实验室设备等。
    图2.1示出的是整流器和完整电源供应器的基本模块图。整流器可以是半波整流器或是全波整流器。半波整流器会将交流的输入电压转换成脉冲式的直流电压，如图2.1(a)所示。图2.1(b)则示出完整电源供应器的模块图。滤波器( filter)主要是用来滤除经过整流后电压的波动，可得到相对较为稳定的直流电压。稳压器( regulator)是在输入的交流电压源和输出负载电阻出现变动时，仍然维持一定的直流电压值。稳压器可以是单一元件或是更复杂的集成电路。负载模块(load block)表示电源供应器的供给目标，在此模块上可得到直流电压和负载电流。

        
   2.半波整流器
    图2.2说明所谓的半波整流( half-wave)的过程。将二极管接到一个交流电源和负载电阻电路中，就形成半波整流器。请记得所有的接地符号代表着共同接地的电位。我们利用二极管的理想模型，监视正弦波电压某个输入周期的变化情况。当输入电压正弦波(Vin)处在正半周期时，二极管正向偏压，经过负载电阻的电流，如图2.2(a)所示。此电流会在负载的两端产生输出电压，与输入电压的正半周期有相同的波形。
    当输入电压进入负半周期时，二极管处于反向偏压的状态。因此电路中无电流，所以负载电阻两端的电压为OV，如图2.2(b)所示。因此合成的效果，就是只有在交流输入电压的正半周期，负载电阻两端才会出现输出电压。既然此输出电压只保留正半周期的输入，因此它是一种脉冲式的直流电压源( pulsating DC volt-age)，频率是50Hz，如图2.2(c)所示。

  
    经过半波整流的输出电压平均值，也就是利用直流电压表测量出来昀值。数学上的含意，可借助于计算一个如图2.3所示完整周期曲线下方所包含的面积，除以2π（也就是一个周期），就可求出平均值。其结果如式(2.1)，其中Vp是输出电压的峰值。此式示出半波整流电压的平均值VAVG值约为Vp的31.8%。参阅附录B，有详细的说明。

                      
   3.门槛电压对半波整流器输出电压的影响
    当我们考虑到0. 7V的门槛电压时，就要采用二极管的实际模型，这是以下我们要讨论的情况。在正半周期时，输入电压必须先克服门槛电压，才能让二极管获得正向偏压。这使得半波整流的输出峰值电压较输入电压峰值少了0. 7V，如图2.5所示。
                           Vp(out)=Vp(in)-0. 7V          (2.2)
    一般而言，我们会选用理想模型二极管，尤其在电压峰值（基本上，最少是10V以上）远大于门槛电压，门槛电压的影响就可以忽略。但是，本书为了统一起见，除非特别注明，一律采用实际的二极管模型，即将0. 7V考虑进来。

                 
   4. 峰值反向电压
    峰值反向电压(peak inverse voltage，PIV)为一输入电压的峰值，二极管必须能够承受其持续施加的反向偏压。如图2.8中的二极管，反向电压的最大值为PIV，此电压值出现在输入电压负半周期，此时二极管是处于反向偏压的状态。
                          PIV=V_p(in)    (2.3)

                        
   5.变压器耦合输入的半波整流器
    通常要将交流输入电压耦合到整流器时，都会采用变压器耦合的方式，如图2.9所示。利用变压器耦合的方式有两个优点：第一个，可根据需要，将电源电压升高或降低；第二个，可以将交流电源与整流器加以隔离，避免次级线圈电路遭受到高压电击的损害。

                         
    从基本的交流电路原理，变压器的次级电压等于线圈匝数比，乘以初级电压，如式(2.4)所示。这里线圈匝数比定义为次级线圈匝数与初级线圈匝数的比：n=NseC/Npri。
                           Vsec=nVpri              (2.4)
    如果n>l，则次级电压会高于初级电压。如果n<l，则次级电压会小于初级电压.
    如果n=l，则Vsec=Vpri
    变压器耦合输入的半波整流器，其次级电压的峰值Vp(sec)与式(2.2)中的Vp(in)相同。因此，式(2.2)可以改写成下式：
                      Vp(out)=Vp(sec)-0. 7V
而式(2.3)就变成：
                          PIV=Vp(sec)