Bù giảm điện áp chuyển tiếp của bộ chỉnh lưu tín hiệu diode

Tôi đang đọc Arts of Electronics và họ đang chiếu mạch này:

Nó nói rằng D ₁ bù cho sự sụt giảm về phía trước của D ₂ bằng cách cung cấp 0,6V độ lệch. Tôi không hiểu mạch này chút nào. Là + 5V một nguồn 5v bên ngoài? Làm thế nào để nó bù đắp?

Các , R 3 và D 1 mạch về cơ bản sẽ tạo ra một sự thiên vị 0.6V ở phía bên kia của tụ điện, do đó một swing tích cực trong các tín hiệu không nhất thiết phải vượt qua một trở ngại 0.6V. D 1 và R 3 tạo thành một bộ điều chỉnh điện áp shunt. Điện áp 0,6V được truyền đến D $R_1$$R_3$$D_1$$D_1$$R_3$$D_2$đó là trên bờ vực tiến hành, kết quả là. Vì vậy, chỉ có một sự tăng vọt tích cực nhỏ từ đầu vào là cần thiết để đưa nó đến dẫn. Bởi vì đầu vào được ghép điện dung, nó là AC thuần. Sự dao động của nó được đặt chồng lên nhau trên đỉnh của điện áp phân cực tồn tại ở phía bên kia của tụ điện. Nguồn 5V chỉ từ một nơi nào đó trong phần còn lại của mạch. Không có gì đặc biệt về nó.

Có lẽ bạn có thể có được một góc nhìn khác bằng cách vẽ lại mạch để điện áp rơi từ trên xuống dưới. Theo quan điểm này, chúng tôi nhấn mạnh cách đầu vào bị sai lệch đến 0,6V, nhưng đầu ra thấp hơn 0,6V, giảm qua điện áp D1. Vì vậy, ví dụ, giả sử rằng đầu vào tạo ra một sự dao động tích cực 0,1V. Điều này trở thành 0,7V ở đầu D2 (toàn bộ điểm sai lệch). Ở dưới cùng của D2, swing đó là 0,1V một lần nữa. D2 cho phép đủ dòng để R2 có 0,1V trên nó.

Một dao động âm 0,1V biến thành 0,5V. Nhưng điều này không thể tạo ra đầu ra -0.1V ở dưới cùng của D2; đó là vô nghĩa vì nó nằm ngoài phạm vi cung cấp của chúng tôi. 0,5V là không đủ để chuyển tiếp thiên vị D2, và do đó, đầu ra ở 0V, được kéo xuống đất bởi R2, gần như không có dòng điện chạy qua nó để tạo ra bất kỳ điện áp nào.

Mục đích của R1 là hoạt động như một liên kết linh hoạt để tách điện áp 0,6 tham chiếu, khá cứng, từ điểm tín hiệu được đưa vào, trái lại phải tự do xoay khoảng 0,6V. R1 cũng bảo vệ diode khỏi sự dao động dòng điện đầu vào. Nếu chúng ta thay thế R1 bằng một dây, nó sẽ không hoạt động vì tín hiệu sẽ cố gắng di chuyển điện áp ở đỉnh D1, có cực âm được ghim xuống đất. Sự dao động tích cực của đầu vào sẽ đổ dòng điện qua D1, lạm dụng nó. Điều đó tạo ra trở kháng đầu vào kém, dẫn đến việc không thể tạo ra điện áp phù hợp trên hoặc dưới D2.

Mặt khác, nếu R1 được tạo ra lớn, bù sẽ giảm đi, bởi vì điện áp tham chiếu có thể gây ra sự kiểm soát ít hơn đối với độ lệch.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Để làm cho nó đẹp hơn cho mô phỏng, chúng ta hãy làm cho tụ điện lớn hơn: 10 uF. Sau đó, chúng ta có thể sử dụng tần số thấp, đẹp như 1000 Hz, sẽ không truyền rất tốt qua tụ điện 100 pF thành trở kháng nhỏ hơn 1K. Ngoài ra, hãy nối một nguồn tín hiệu với biên độ 3V. Nếu bạn chạy mô phỏng miền thời gian, bạn sẽ thấy dạng sóng đầu ra được cắt chính xác một nửa.

Tôi đã bị mắc kẹt bởi cùng một mạch và nó đã phát hiện ra một loạt những điều mà tôi không hiểu chi tiết. Vì vậy, tôi sẽ cố gắng đi đến mức rất thấp trong lời giải thích của tôi. Nếu bạn nhận thấy bất cứ điều gì sai, xin vui lòng cho tôi biết và tôi sẽ sửa. Xin vui lòng đọc các câu trả lời khác, vì chúng cung cấp cái nhìn sâu sắc rất có giá trị.

Trước tiên, hãy chắc chắn rằng bạn hiểu sự sụt giảm điện áp diode (nếu không phải google nó). Điốt "tiêu thụ" ~ 0,6-0,7V đầu vào của bạn, nói cách khác, điện áp trên diode là ~ 0,6V. Vì điện áp nối tiếp cộng lại, điều này có nghĩa là R3 nhìn thấy ~ 4.3V (5V của nguồn hiện tại trừ đi 0,6V của diode).

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

${1\over 11}\cdot 0.6V$${10\over 11}\cdot 0.6V$

^{mô phỏng mạch này}

Để làm cho mọi thứ phức tạp hơn, có một diode khác ở giữa R1 và R2. Bạn có thể lập luận rằng, sẽ có một mức giảm 0,6V khác trên D2, có nghĩa là trên khắp R1 & R2 sẽ là 0V, nghĩa là không có dòng điện nào chảy cả. Trong thực tế Điốt sẽ cho một số dòng qua ngay cả trước khi đạt ngưỡng 0,6V. Nếu bạn mô phỏng mạch, nó sẽ tính toán mức giảm chỉ còn 0,4V với dòng điện 20μA. Vì vậy, sẽ có một dòng điện rất nhỏ đi qua phía D2, trong khi hầu hết dòng điện (4300μA hoặc 99,5%) đi qua D1. Nhưng như bạn có thể thấy, điểm mà SIG đi vào mạch trong cả hai trường hợp vẫn ở mức ~ 0,6V.

^{mô phỏng mạch này}

Bây giờ phần cuối cùng của câu đố là cách tín hiệu và 0,6V cộng vào nhau. Nói cách khác, làm thế nào hai điện áp này trở nên chồng chất. Tôi đề nghị đọc về cách thức hoạt động của nó, nếu điều này không rõ ràng, ví dụ ngắn gọn sau đây minh họa khái niệm: Bạn có thể coi tụ điện là nguồn điện áp và bạn tính toán điện áp cho từng nguồn riêng biệt và thêm chúng sau này.

^{mô phỏng mạch này}

Vì vậy, nếu 0,1V được phóng điện trong khi cạnh tín hiệu tăng, điện thế sẽ là 0,6V + 0,1V, diode loại bỏ 0,6V trong số này, do đó đầu ra chỉ nhìn thấy 0,1V (trừ các điện áp nhỏ không thể bỏ qua cho các điểm không chính xác).

Nguồn 5V bên ngoài qua R3 tạo ra khoảng 0,6V trên cực dương của D1. Bỏ qua các tín hiệu đầu vào bây giờ. Mức 0,6V trên D1 được chuyển, qua R1 đến cực dương của D2.

Do cực âm của D2 được kết nối với 0V thông qua điện trở 10k, nên D2 đang trên đà tiến hành - đây là lúc bạn cần nó để điều chỉnh nửa sóng chính xác bán chính xác của tín hiệu.

Tín hiệu đến trên cực dương của D2 và tất cả các giá trị dương sẽ tiếp tục tăng cường độ lệch về phía trước của D2 do đó nửa chu kỳ dương của tín hiệu được truyền đến đầu ra trên R2.

Do D2 nằm trên đỉnh của sự phân cực thuận, nên bất kỳ phần âm nào của tín hiệu sẽ làm giảm độ lệch về phía trước của D2 và tắt thiết bị do đó, nửa chu kỳ âm không đi qua D2.

Một phân tích thích hợp sẽ cho thấy một biến dạng (trên dạng sóng đầu ra) xung quanh điểm giữa của tín hiệu nhưng như một xấp xỉ đầu tiên, nó sẽ có sự tương đồng hợp lý với bộ chỉnh lưu nửa sóng chính xác.