Begrenzer und Spannungsvervielfacher

Zusammen mit den Wellenformungsschaltungen wie Clippern und Clampern werden Dioden verwendet, um andere Schaltungen wie Begrenzer und Spannungsvervielfacher zu konstruieren, die wir in diesem Kapitel diskutieren werden. Dioden haben auch eine andere wichtige Anwendung, die als Gleichrichter bekannt ist und später diskutiert wird.

Limiter

Ein anderer Name, auf den wir beim Durchlaufen dieser Clipper und Clampers häufig stoßen, ist die Begrenzerschaltung. EINlimiter Schaltung kann als diejenige verstanden werden, die die Ausgangsspannung daran hindert, einen vorbestimmten Wert zu überschreiten.

Dies ist mehr oder weniger eine Clipper-Schaltung, bei der der angegebene Wert des Signals nicht überschritten werden darf. Tatsächlich kann das Abschneiden als extremes Ausmaß der Begrenzung bezeichnet werden. Daher kann das Begrenzen als sanftes Abschneiden verstanden werden.

Das folgende Bild zeigt einige Beispiele für Begrenzerschaltungen -

Die Leistung einer Begrenzerschaltung kann aus ihrer Übertragungscharakteristikkurve verstanden werden. Ein Beispiel für eine solche Kurve ist wie folgt.

Die unteren und oberen Grenzen sind in der Grafik angegeben, die die Begrenzereigenschaften angeben. Die Ausgangsspannung für einen solchen Graphen kann verstanden werden als

$$ V_ {0} = L _ {-}, KV_ {i}, L _ {+} $$

$$ L _ {-} = V_ {i} \ leq \ frac {L _ {-}} {k} $$

$$ KV_ {i} = \ frac {L _ {-}} {k} <V_ {i} <\ frac {L _ {+}} {k} $$

$$ L _ {+} = V_ {i} \ geq \ frac {L _ {+}} {K} $$

Arten von Begrenzern

Es gibt nur wenige Arten von Begrenzern wie

Unipolar Limiter - Diese Schaltung begrenzt das Signal auf eine Weise.
Bipolar Limiter - Diese Schaltung begrenzt das Signal auf zwei Arten.
Soft Limiter - Der Ausgang kann sich in diesem Stromkreis ändern, selbst wenn sich der Eingang geringfügig ändert.
Hard Limiter - Der Ausgang ändert sich nicht leicht mit der Änderung des Eingangssignals.
Single Limiter - Diese Schaltung verwendet eine Diode zur Begrenzung.
Double Limiter - Diese Schaltung verwendet zwei Dioden zur Begrenzung.

Spannungsvervielfacher

Es gibt Anwendungen, bei denen die Spannung in einigen Fällen multipliziert werden muss. Dies kann leicht mit Hilfe einer einfachen Schaltung unter Verwendung von Dioden und Kondensatoren erfolgen. Wenn die Spannung verdoppelt wird, wird eine solche Schaltung als Spannungsverdoppler bezeichnet. Dies kann erweitert werden, um einen Spannungsverdreifacher oder einen Spannungsvervierfacher usw. herzustellen, um hohe Gleichspannungen zu erhalten.

Betrachten wir zum besseren Verständnis eine Schaltung, die die Spannung mit dem Faktor 2 multipliziert. Diese Schaltung kann als a bezeichnet werden Voltage Doubler. Die folgende Abbildung zeigt die Schaltung eines Spannungsverdopplers.

Die angelegte Eingangsspannung ist ein Wechselstromsignal in Form einer Sinuswelle, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Arbeiten

Die Spannungsvervielfacherschaltung kann durch Analysieren jeder Halbwelle des Eingangssignals verstanden werden. In jedem Zyklus arbeiten die Dioden und die Kondensatoren auf unterschiedliche Weise. Versuchen wir das zu verstehen.

During the first positive half cycle- Wenn das Eingangssignal angelegt wird, wird der Kondensator $ C_ {1} $ aufgeladen und die Diode $ D_ {1} $ ist in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Während die Diode $ D_ {2} $ in Sperrrichtung vorgespannt ist und der Kondensator $ C_ {2} $ keine Ladung erhält. Dadurch wird die Ausgabe $ V_ {0} $ zu $ V_ {m} $

Dies ist aus der folgenden Abbildung ersichtlich.

Daher ist während 0 bis $ \ pi $ die erzeugte Ausgangsspannung $ V_ {max} $. Der Kondensator $ C_ {1} $ wird durch die in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode $ D_ {1} $ aufgeladen, um den Ausgang zu liefern, während $ C_ {2} $ nicht aufgeladen wird. Diese Spannung erscheint am Ausgang.

During the negative half cycle- Wenn danach die negative Halbwelle eintrifft, wird die Diode $ D_ {1} $ in Sperrrichtung vorgespannt und die Diode $ D_ {2} $ wird in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Die Diode $ D_ {2} $ erhält die Ladung durch den Kondensator $ C_ {2} $, der während dieses Prozesses geladen wird. Der Strom fließt dann durch den Kondensator $ C_ {1} $, der sich entlädt. Dies ist aus der folgenden Abbildung ersichtlich.

Daher beträgt während $ \ pi $ bis $ 2 \ pi $ die Spannung am Kondensator $ C_ {2} $ $ V_ {max} $. Während der Kondensator $ C_ {1} $, der vollständig aufgeladen ist, dazu neigt, sich zu entladen. Jetzt erscheinen die Spannungen von beiden Kondensatoren zusammen am Ausgang, der $ 2V_ {max} $ ist. Die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ während dieses Zyklus beträgt also $ 2V_ {max} $

During the next positive half cycle- Der Kondensator $ C_ {1} $ wird von der Versorgung geladen und die Diode $ D_ {1} $ wird in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Der Kondensator $ C_ {2} $ hält die Ladung, da er keinen Weg zum Entladen findet und die Diode $ D_ {2} $ in Sperrrichtung vorgespannt wird. Die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ dieses Zyklus erhält nun die Spannungen von beiden Kondensatoren, die zusammen am Ausgang erscheinen, nämlich $ 2V_ {max} $.

During the next negative half cycle- Der nächste negative Halbzyklus bewirkt, dass sich der Kondensator $ C_ {1} $ wieder von seiner vollen Ladung entlädt und die Diode $ D_ {1} $ die Vorspannung umkehrt, während $ D_ {2} $ vorwärts und der Kondensator $ C_ {2} $ weiter aufladen, um seine Spannung aufrechtzuerhalten. Die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ dieses Zyklus erhält nun die Spannungen von beiden Kondensatoren, die zusammen am Ausgang erscheinen, nämlich $ 2V_ {max} $.

Daher wird die Ausgangsspannung $ V_ {0} $ während ihres gesamten Betriebs auf $ 2V_ {max} $ gehalten, was die Schaltung zu einem Spannungsverdoppler macht.

Spannungsvervielfacher werden meist dort eingesetzt, wo hohe Gleichspannungen erforderlich sind. Zum Beispiel Kathodenstrahlröhren und Computeranzeige.

Spannungsteiler

Während Dioden zum Multiplizieren der Spannung verwendet werden, kann ein Satz von Vorwiderständen zu einem kleinen Netzwerk gemacht werden, um die Spannung zu teilen. Solche Netzwerke werden als bezeichnetVoltage Divider Netzwerke.

Der Spannungsteiler ist eine Schaltung, die eine größere Spannung in eine kleinere umwandelt. Dies erfolgt über in Reihe geschaltete Widerstände. Die Ausgabe ist ein Bruchteil der Eingabe. Die Ausgangsspannung hängt vom Widerstand der von ihr angetriebenen Last ab.

Lassen Sie uns versuchen zu wissen, wie eine Spannungsteilerschaltung funktioniert. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für ein einfaches Spannungsteilernetzwerk.

Wenn wir versuchen, einen Ausdruck für die Ausgangsspannung zu zeichnen,

$$ V_ {i} = i \ left (R_ {1} + R_ {2} \ right) $$

$$ i = \ frac {V- {i}} {\ left (R_ {1} + R_ {2} \ right)} $$

$$ V_ {0} = i \: R_ {2} \ rightarrow \: i \: = \ frac {V_ {0}} {R_ {2}} $$

Beide vergleichen,

$$ \ frac {V_ {0}} {R_ {2}} = \ frac {V_ {i}} {\ left (R_1 + R_ {2} \ right)} $$

$$ V_ {0} = \ frac {V_ {i}} {\ left (R_1 + R_ {2} \ right)} R_ {2} $$

Dies ist der Ausdruck, um den Wert der Ausgangsspannung zu erhalten. Daher wird die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von den Widerstandswerten der Widerstände im Netzwerk geteilt. Weitere Widerstände werden hinzugefügt, um unterschiedliche Anteile unterschiedlicher Ausgangsspannungen zu haben.

Lassen Sie uns ein Beispielproblem haben, um mehr über Spannungsteiler zu verstehen.