Circuiti elettronici - Guida rapida

In Elettronica, abbiamo diversi componenti che servono a scopi diversi. Ci sono vari elementi che vengono utilizzati in molti tipi di circuiti a seconda delle applicazioni.

Componenti elettronici

Simile a un mattone che costruisce un muro, un componente è il mattone di base di un circuito. UNComponent è un elemento di base che contribuisce allo sviluppo di un'idea in un file circuit per l'esecuzione.

Ogni componente ha alcune proprietà di base e il componente si comporta di conseguenza. Dipende dal motto dello sviluppatore utilizzarli per la costruzione del circuito previsto. L'immagine seguente mostra alcuni esempi di componenti elettronici utilizzati in diversi circuiti elettronici.

Solo per raccogliere un'idea, diamo un'occhiata ai tipi di componenti. Possono essere entrambiActive Components o Passive Components.

Componenti attivi

• I componenti attivi sono quelli che si comportano fornendo una certa energia esterna.

• I componenti attivi producono energia sotto forma di tensione o corrente.

• Examples - Diodi, transistor, trasformatori, ecc.

Componenti passivi

• I componenti passivi sono quelli che iniziano il loro funzionamento una volta collegati. Nessuna energia esterna è necessaria per il loro funzionamento.

• I componenti passivi immagazzinano e mantengono l'energia sotto forma di tensione o corrente.

• Examples - Resistori, condensatori, induttori, ecc.

Abbiamo anche un'altra classificazione come Linear e Non-Linear elementi.

Componenti lineari

• Gli elementi o componenti lineari sono quelli che hanno una relazione lineare tra corrente e tensione.

• I parametri degli elementi lineari non vengono modificati rispetto alla corrente e alla tensione.

• Examples - Diodi, transistor, trasformatori, ecc.

Componenti non lineari

• Gli elementi o componenti non lineari sono quelli che hanno una relazione non lineare tra corrente e tensione.

• I parametri degli elementi non lineari vengono modificati rispetto alla corrente e alla tensione.

• Examples - Resistori, condensatori, induttori, ecc.

Questi sono i componenti destinati a vari scopi, che complessivamente possono svolgere un compito preferito per il quale sono stati costruiti. Una tale combinazione di diversi componenti è nota come aCircuit.

Circuiti elettronici

Un certo numero di componenti quando collegati per uno scopo in un modo specifico crea un file circuit. Un circuito è una rete di diversi componenti. Esistono diversi tipi di circuiti.

L'immagine seguente mostra diversi tipi di circuiti elettronici. Mostra i circuiti stampati che sono un gruppo di circuiti elettronici collegati su una scheda.

I circuiti elettronici possono essere raggruppati in diverse categorie a seconda del loro funzionamento, connessione, struttura, ecc. Discutiamo di più sui tipi di circuiti elettronici.

Circuito attivo

• Un circuito creato utilizzando componenti attivi è chiamato come Active Circuit.

• Di solito contiene una fonte di alimentazione dalla quale il circuito estrae più potenza e la fornisce al carico.

• La potenza aggiuntiva viene aggiunta all'uscita e quindi la potenza in uscita è sempre maggiore della potenza in ingresso applicata.

• Il guadagno di potenza sarà sempre maggiore dell'unità.

Circuito passivo

• Un circuito creato utilizzando componenti passivi è chiamato come Passive Circuit.

• Anche se contiene una fonte di alimentazione, il circuito non estrae alcuna potenza.

• La potenza aggiuntiva non viene aggiunta all'uscita e quindi la potenza in uscita è sempre inferiore alla potenza in ingresso applicata.

• Il guadagno di potenza sarà sempre inferiore all'unità.

I circuiti elettronici possono anche essere classificati come Analog, Digital, o Mixed.

Circuito analogico

• Un circuito analogico può essere uno che contiene componenti lineari. Quindi è un circuito lineare.

• Un circuito analogico ha ingressi di segnali analogici che sono una gamma continua di tensioni.

Circuito digitale

• Un circuito digitale può essere uno che contiene componenti non lineari. Quindi è un circuito non lineare.

• Può elaborare solo segnali digitali.

• Un circuito digitale ha ingressi di segnali digitali che sono valori discreti.

Circuito a segnale misto

• Un circuito a segnale misto può essere uno che contiene componenti sia lineari che non lineari. Quindi è chiamato circuito a segnale misto.

• Questi circuiti sono costituiti da circuiti analogici insieme a microprocessori per elaborare l'ingresso.

A seconda del tipo di connessione, i circuiti possono essere classificati come entrambi Series Circuit o Parallel Circuit. Un circuito in serie è quello che è collegato in serie e aparallel circuit è uno che ha i suoi componenti collegati in parallelo.

Ora che abbiamo un'idea di base sui componenti elettronici, andiamo avanti e discutiamo il loro scopo che ci aiuterà a costruire circuiti migliori per diverse applicazioni. Qualunque possa essere lo scopo di un circuito elettronico (elaborare, inviare, ricevere, analizzare), il processo viene eseguito sotto forma di segnali. Nel prossimo capitolo discuteremo i segnali e il tipo di segnali presenti nei circuiti elettronici.

UN Signalpuò essere inteso come "una rappresentazione che fornisce alcune informazioni sui dati presenti alla fonte da cui sono prodotti". Questo di solito varia nel tempo. Quindi, un segnale può essere unsource of energy which transmits some information. Questo può essere facilmente rappresentato su un grafico.

Esempi

• Un allarme segnala che è ora.
• Un fischio del fornello conferma che il cibo è cotto.
• Una luce rossa segnala un pericolo.
• Un semaforo indica la tua mossa.
• Un telefono squilla segnalandoti una chiamata.

Un segnale può essere di qualsiasi tipo che trasmetta alcune informazioni. Questo segnale prodotto da un'apparecchiatura elettronica, è chiamato comeElectronic Signal o Electrical Signal. Queste sono generalmente varianti temporali.

Tipi di segnali

I segnali possono essere classificati come analogici o digitali, a seconda delle loro caratteristiche. I segnali analogici e digitali possono essere ulteriormente classificati, come mostrato nell'immagine seguente.

Segnale analogico

Un segnale continuo variabile nel tempo, che rappresenta una quantità variabile nel tempo, può essere definito come un Analog Signal. Questo segnale continua a variare rispetto al tempo, secondo i valori istantanei della grandezza che lo rappresenta.

Segnale digitale

Un segnale che è discrete in natura o che è non-continuous in forma può essere definito come a Digital signal. Questo segnale ha valori individuali, indicati separatamente, che non sono basati su valori precedenti, come se fossero derivati ​​in quel particolare istante di tempo.

Segnale periodico e segnale aperiodico

Qualsiasi segnale analogico o digitale, che ripete il suo schema per un periodo di tempo, viene chiamato come a Periodic Signal. Questo segnale ha il suo modello continuato ripetutamente ed è facile da presumere o da calcolare.

Qualsiasi segnale analogico o digitale, che non ripete il suo schema per un periodo di tempo, è chiamato come Aperiodic Signal. Questo segnale ha il suo modello continuato ma il modello non si ripete e non è così facile da assumere o da calcolare.

Segnali e notazioni

Tra i Periodic Signals, i segnali più comunemente utilizzati sono onda sinusoidale, onda coseno, forma d'onda triangolare, onda quadra, onda rettangolare, forma d'onda a dente di sega, forma d'onda o treno di impulsi ecc.

Segnale di passo dell'unità

Il segnale di passo unitario ha il valore di un'unità dalla sua origine a un'unità sull'asse X. Viene utilizzato principalmente come segnale di prova. L'immagine del segnale di passo dell'unità è mostrata di seguito.

La funzione del passo unitario è indicata da $u\left ( t \right )$. È definito come -

$$ u \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} 1 & t \ geq 0 \\ 0 & t <0 \ end {matrix} \ right. $$

Segnale di impulso dell'unità

Il segnale di impulso dell'unità ha il valore di un'unità alla sua origine. La sua area è un'unità. L'immagine del segnale di impulso dell'unità è mostrata di seguito.

La funzione di impulso dell'unità è indicata da ẟ(t). È definito come

$$\delta \left ( t \right )=\left\{\begin{matrix} \infty \:\:if \:\:t=0\\0 \:\:if \:\:t\neq 0\end{matrix}\right.$$

$$\int_{-\infty }^{\infty }\delta \left ( t \right )d\left ( t \right )=1$$

$$\int_{-\infty }^{t }\delta \left ( t \right )d\left ( t \right )=u\left ( t \right )$$

$$\delta \left ( t \right )=\frac{du\left ( t \right )}{d\left ( t \right )} $$

Segnale di rampa dell'unità

Il segnale dell'unità di rampa ha il suo valore crescente esponenzialmente dalla sua origine. L'immagine del segnale di rampa dell'unità è mostrata di seguito.

La funzione di rampa dell'unità è indicata con u(t). È definito come -

$$\int_{0}^{t}u\left ( t \right ) d\left ( t \right )=\int_{0}^{t} 1 dt =t=r\left ( t \right )$$

$$u\left ( t \right )=\frac{dr\left ( t \right )}{dt}$$

Segnale parabolico dell'unità

Il segnale parabolico dell'unità ha il suo valore che si altera come una parabola all'origine. L'immagine del segnale parabolico dell'unità è mostrata di seguito.

La funzione parabolica dell'unità è indicata con $u\left ( t \right )$. È definito come -

$$\int_{0}^{t}\int_{0}^{t}u\left ( t \right )dtdt=\int_{0}^{t}r\left ( t \right )dt=\int_{0}^{t} t.dt=\frac{t^{2}}{2}dt=x\left ( t \right )$$

$$r\left ( t \right )=\frac{dx\left ( t \right )}{dt}$$

$$u\left ( t \right )=\frac{d^{2}x\left ( t \right )}{dt^{2}}$$

Funzione Signum

La funzione Signum ha il suo valore equamente distribuito su entrambi i piani positivi e negativi dalla sua origine. L'immagine della funzione Signum è mostrata di seguito.

La funzione Signum è indicata con sgn(t). È definito come

$$ sgn \ left (t \ right) = \ left \ {\ begin {matrix} 1 \: \: for \: \: t \ geq 0 \\ - 1 \: \: for \: \: t <0 \ end {matrice} \ right. $$

$$sgn\left ( t \right )=2u\left ( t \right ) -1$$

Segnale esponenziale

Il segnale esponenziale ha il suo valore che varia esponenzialmente dalla sua origine. La funzione esponenziale ha la forma di -

$$x\left ( t \right ) =e^{\alpha t}$$

La forma dell'esponenziale può essere definita da $\alpha$. Questa funzione può essere compresa in 3 casi

Case 1 -

Se $\alpha = 0\rightarrow x\left ( t \right )=e^{0}=1$

Case 2 -

Se $ \ alpha <0 $ allora $x\left ( t \right )=e^{\alpha t}$ dove $\alpha$è negativo. Questa forma è chiamata comedecaying exponential.

Case 3 -

Se $\alpha > 0$ poi $x\left ( t \right )=e^{\alpha t}$ dove $\alpha$è positivo. Questa forma è chiamata comeraising exponential.

Segnale rettangolare

Il segnale rettangolare ha il suo valore distribuito in forma rettangolare su entrambi i piani positivi e negativi dalla sua origine. L'immagine del segnale rettangolare è mostrata di seguito.

La funzione rettangolare è indicata da $x\left ( t \right )$. È definito come

$$x\left ( t \right )=A \:rect\left [ \frac{t}{T} \right ]$$

Segnale triangolare

Il segnale rettangolare ha il suo valore distribuito in forma triangolare su entrambi i piani positivi e negativi dalla sua origine. L'immagine del segnale triangolare è mostrata di seguito.

La funzione triangolare è indicata da$x\left ( t \right )$. È definito come

$$x\left ( t \right )=A \left [ 1-\frac{\left | t \right |}{T} \right ]$$

Segnale sinusoidale

Il segnale sinusoidale ha il suo valore che varia sinusoidalmente dalla sua origine. L'immagine del segnale sinusoidale è mostrata di seguito.

La funzione sinusoidale è indicata con x (t). È definito come -

$$x\left ( t \right )=A \cos \left ( w_{0} t\pm \phi \right )$$

o

$$x\left ( t \right )=A sin\left ( w_{0}t\pm \phi \right )$$

Dove $T_{0}=\frac{2 \pi}{w_{0}}$

Funzione Sinc

Il segnale Sinc ha il suo valore che varia secondo una particolare relazione come nell'equazione data di seguito. Ha il suo valore massimo all'origine e continua a diminuire man mano che si allontana. L'immagine di un segnale della funzione Sinc è mostrata di seguito.

La funzione Sinc è indicata da sinc(t). È definito come -

$$sinc\left ( t \right )=\frac{sin\left ( \pi t \right )}{\pi t}$$

Quindi, questi sono i diversi segnali che incontriamo maggiormente nel campo dell'elettronica e delle comunicazioni. Ogni segnale può essere definito in un'equazione matematica per semplificare l'analisi del segnale.

Ogni segnale ha una particolare forma d'onda come accennato in precedenza. La formazione dell'onda può alterare il contenuto presente nel segnale. Ad ogni modo, spetta al progettista decidere se alterare o meno un'onda per un circuito particolare. Ma, per alterare la forma dell'onda, ci sono poche tecniche che saranno discusse in ulteriori unità

Un segnale può anche essere chiamato come file Wave. Ogni onda ha una certa forma quando è rappresentata in un grafico. Questa forma può essere di diversi tipi come sinusoidale, quadrata, triangolare, ecc. Che variano rispetto al periodo di tempo o possono avere alcune forme casuali indipendentemente dal periodo di tempo.

Tipi di modellazione delle onde

Esistono due tipi principali di modellazione delle onde. Sono -

• Forma d'onda lineare
• Forma d'onda non lineare

Modellazione lineare delle onde

Elementi lineari come resistori, condensatori e induttori vengono impiegati per modellare un segnale in questa forma d'onda lineare. Un ingresso a onda sinusoidale ha un'uscita a onda sinusoidale e quindi gli ingressi non sinusoidali sono utilizzati in modo più prominente per comprendere la forma dell'onda lineare.

Filtering è il processo di attenuazione del segnale indesiderato o di riprodurre le parti selezionate delle componenti di frequenza di un particolare segnale.

Filtri

Nel processo di modellazione di un segnale, se alcune parti del segnale vengono percepite come indesiderate, possono essere tagliate utilizzando un circuito filtro. A Filter is a circuit that can remove unwanted portions of a signal at its input. Il processo di riduzione dell'intensità del segnale è anche definito comeAttenuation.

Abbiamo pochi componenti che ci aiutano nelle tecniche di filtraggio.

• UN Capacitor ha la proprietà di allow AC e a block DC

• Un Inductor ha la proprietà di allow DC ma blocks AC.

Utilizzando queste proprietà, questi due componenti vengono utilizzati soprattutto per bloccare o consentire AC o DC. I filtri possono essere progettati in base a queste proprietà.

Abbiamo quattro tipi principali di filtri:

• Filtro passa basso
• Filtro passa alto
• Filtro passa banda
• Filtro ferma banda

Parliamo ora in dettaglio di questi tipi di filtri.

Filtro passa basso

Un circuito filtro che consente un insieme di frequenze inferiori a un valore specificato può essere definito come a Low pass filter. Questo filtro fa passare le frequenze più basse. Lo schema del circuito di un filtro passa basso che utilizza RC e RL è mostrato di seguito.

Il filtro del condensatore o RC il filtro e il filtro dell'induttore o il filtro RL agiscono entrambi come filtri passa-basso.

• The RC filter- Poichè il condensatore è posto in shunt, la corrente alternata consentita è messa a terra. Questo bypassa tutti i componenti ad alta frequenza mentre consente la corrente continua in uscita.

• The RL filter- Poiché l'induttore è posto in serie, la CC è consentita all'uscita. L'induttore blocca AC che non è consentito in uscita.

Il simbolo per un filtro passa basso (LPF) è come mostrato di seguito.

Risposta in frequenza

La risposta in frequenza di un filtro pratico è come mostrato qui sotto e la risposta in frequenza di un LPF ideale quando non vengono prese in considerazione le considerazioni pratiche dei componenti elettronici sarà la seguente.

La frequenza di taglio per qualsiasi filtro è la frequenza critica $f_{c}$per cui il filtro ha lo scopo di attenuare (tagliare) il segnale. Un filtro ideale ha un taglio perfetto mentre uno pratico ha poche limitazioni.

Il filtro RLC

Dopo aver conosciuto i filtri RC e RL, si potrebbe avere un'idea che sarebbe bene aggiungere questi due circuiti per avere una risposta migliore. La figura seguente mostra l'aspetto del circuito RLC.

Il segnale in ingresso passa attraverso l'induttore che blocca AC e consente DC. Ora, quell'uscita viene nuovamente fatta passare attraverso il condensatore in shunt, che mette a terra l'eventuale componente CA rimanente, presente nel segnale, consentendo la CC in uscita. Quindi abbiamo una pura CC in uscita. Questo è un circuito passa basso migliore di entrambi.

Filtro passa alto

Un circuito filtro che consente un insieme di frequenze che sono above a specified value può essere definito come un file High pass filter. Questo filtro fa passare le frequenze più alte. Lo schema del circuito di un filtro passa-alto che utilizza RC e RL è mostrato di seguito.

Il filtro del condensatore o RC filtro e il filtro dell'induttore o RL entrambi i filtri agiscono come filtri passa-alto.

Il filtro RC

Poiché il condensatore è posto in serie, blocca i componenti CC e consente l'uscita dei componenti CA. Quindi i componenti ad alta frequenza appaiono all'uscita attraverso il resistore.

Il filtro RL

Poiché l'induttore è posto in shunt, la CC può essere collegata a terra. La restante componente AC appare in uscita. Il simbolo per un filtro passa-alto (HPF) è il seguente.

Risposta in frequenza

La risposta in frequenza di un filtro pratico è come mostrato di seguito e la risposta in frequenza di un HPF ideale quando le considerazioni pratiche dei componenti elettronici non sono considerate sarà la seguente.

La frequenza di taglio per qualsiasi filtro è la frequenza critica $f_{c}$per cui il filtro ha lo scopo di attenuare (tagliare) il segnale. Un filtro ideale ha un taglio perfetto mentre uno pratico ha poche limitazioni.

Il filtro RLC

Dopo aver conosciuto i filtri RC e RL, si potrebbe avere un'idea che sarebbe bene aggiungere questi due circuiti per avere una risposta migliore. La figura seguente mostra l'aspetto del circuito RLC.

Il segnale in ingresso passa attraverso il condensatore che blocca DC e consente AC. Ora, quell'uscita viene nuovamente fatta passare attraverso l'induttore in shunt, che mette a terra l'eventuale componente CC rimanente, presente nel segnale, consentendo CA all'uscita. Quindi abbiamo un AC puro in uscita. Questo è un circuito passa alto migliore di entrambi.

Filtro passa banda

Un circuito filtro che consente un insieme di frequenze che sono between two specified values può essere definito come un file Band pass filter. Questo filtro fa passare una banda di frequenze.

Poiché abbiamo bisogno di eliminare poche delle frequenze basse e alte, per selezionare un insieme di frequenze specifiche, abbiamo bisogno di collegare in cascata un HPF e un LPF per ottenere un BPF. Questo può essere compreso facilmente anche osservando le curve di risposta in frequenza.

Lo schema del circuito di un filtro passa banda è mostrato di seguito.

Il circuito sopra può anche essere costruito utilizzando circuiti RL o circuiti RLC. Quello sopra è un circuito RC scelto per una semplice comprensione.

Il simbolo per un filtro passa banda (BPF) è come mostrato di seguito.

Risposta in frequenza

La risposta in frequenza di un filtro pratico è come mostrato di seguito e la risposta in frequenza di un BPF ideale quando non vengono prese in considerazione le considerazioni pratiche dei componenti elettronici sarà la seguente.

La frequenza di taglio per qualsiasi filtro è la frequenza critica $f_{c}$per cui il filtro ha lo scopo di attenuare (tagliare) il segnale. Un filtro ideale ha un taglio perfetto mentre uno pratico ha poche limitazioni.

Filtro Band Stop

Un circuito filtro che blocca o attenua un insieme di frequenze che sono between two specified values può essere definito come un file Band Stop filter. Questo filtro rifiuta una banda di frequenze e quindi può anche essere chiamato comeBand Reject Filter.

Poiché abbiamo bisogno di eliminare poche delle frequenze basse e alte, per selezionare un insieme di frequenze specificate, abbiamo bisogno di collegare in cascata un LPF e un HPF per ottenere un BSF. Questo può essere compreso facilmente anche osservando le curve di risposta in frequenza.

Lo schema del circuito di un filtro di interruzione di banda è mostrato di seguito.

Il circuito sopra può anche essere costruito utilizzando circuiti RL o circuiti RLC. Quello sopra è un circuito RC scelto per una semplice comprensione.

Il simbolo per un filtro di interruzione della banda (BSF) è il seguente.

Risposta in frequenza

La risposta in frequenza di un filtro pratico è come mostrato qui sotto e la risposta in frequenza di un BSF ideale quando non vengono prese in considerazione le considerazioni pratiche dei componenti elettronici sarà la seguente.

La frequenza di taglio per qualsiasi filtro è la frequenza critica $f_{c}$per cui il filtro ha lo scopo di attenuare (tagliare) il segnale. Un filtro ideale ha un taglio perfetto mentre uno pratico ha poche limitazioni.

I circuiti del filtro passa-basso e passa-alto sono usati come circuiti speciali in molte applicazioni. Il filtro passa-basso (LPF) può funzionare come un fileIntegrator, mentre il filtro passa-alto (HPF) può funzionare come un file Differentiator. Queste due funzioni matematiche sono possibili solo con questi circuiti che riducono gli sforzi di un ingegnere elettronico in molte applicazioni.

Filtro passa basso come integratore

Alle basse frequenze, la reattanza capacitiva tende a diventare infinita e alle alte frequenze la reattanza diventa zero. Quindi alle basse frequenze, l'LPF ha un'uscita finita e alle alte frequenze l'uscita è nulla, il che è lo stesso per un circuito integratore. Quindi si può dire che il filtro passa basso funzioni come un filtrointegrator.

Affinché l'LPF si comporti come un integratore

$$\tau \gg T$$

Dove $\tau = RC$ la costante di tempo del circuito

Quindi la variazione di tensione in C è molto piccola.

$$V_{i}=iR+\frac{1}{C} \int i \:dt$$

$$V_{i}\cong iR$$

$$Since \:\: \frac{1}{C} \int i \:dt \ll iR$$

$$i=\frac{V_{i}}{R}$$

$$ Since \:\: V_{0}=\frac{1}{C}\int i dt =\frac{1}{RC}\int V_{i}dt=\frac{1}{\tau }\int V_{i} dt$$

$$Output \propto \int input$$

Quindi un LPF con una grande costante di tempo produce un'uscita proporzionale all'integrale di un ingresso.

Risposta in frequenza

La risposta in frequenza di un pratico filtro passa basso, quando funziona come integratore, è come mostrato di seguito.

Forma d'onda di output

Se al circuito dell'integratore viene fornito un ingresso sinusoidale, l'uscita sarà un'onda coseno. Se l'ingresso è un'onda quadra, la forma d'onda in uscita cambia la sua forma e appare come nella figura sotto.

Filtro passa alto come differenziatore

Alle basse frequenze, l'uscita di un differenziatore è zero mentre alle alte frequenze, la sua uscita è di un valore finito. Questo è lo stesso di un differenziatore. Quindi si dice che il filtro passa alto si comporti come un differenziatore.

Se la costante di tempo dell'RC HPF è molto inferiore al periodo di tempo del segnale di ingresso, il circuito si comporta come un differenziatore. Quindi la caduta di tensione su R è molto piccola rispetto alla caduta su C.

$$V_{i}=\frac{1}{C}\int i \:dt +iR$$

Ma $iR=V_{0}$ è piccolo

$$since V_{i}=\frac{1}{C}\int i \:dt$$

$$i=\frac{V_{0}}{R}$$

$$Since \: V_{i} =\frac{1}{\tau }\int V_{0} \:dt$$

Dove $\tau =RC$ la costante di tempo del circuito.

Differenziando su entrambi i lati,

$$\frac{dV_{i}}{dt}=\frac{V_0}{\tau }$$

$$V_{0}=\tau \frac{dV_{i}}{dt}$$

$$Since \:V_{0}\propto \frac{dV_{i}}{dt}$$

L'uscita è proporzionale al differenziale del segnale di ingresso.

Risposta in frequenza

La risposta in frequenza di un pratico filtro passa-alto, quando funziona come differenziatore, è come mostrato di seguito.

Forma d'onda di uscita

Se al circuito differenziatore viene fornito un ingresso sinusoidale, l'uscita sarà un'onda coseno. Se l'ingresso è un'onda quadra, la forma d'onda in uscita cambia la sua forma e appare come nella figura sotto.

Questi due circuiti sono utilizzati principalmente in varie applicazioni elettroniche. Un circuito differenziatore produce una tensione di uscita costante quando l'ingresso applicato tende a cambiare costantemente. Un circuito integratore produce una tensione di uscita che cambia costantemente quando la tensione di ingresso applicata è costante.

Insieme ai resistori, gli elementi non lineari come diodesvengono utilizzati nei circuiti di modellazione dell'onda non lineare per ottenere le uscite alterate richieste. O la forma dell'onda viene attenuata o il livello CC dell'onda viene alterato nella modellazione dell'onda non lineare.

Il processo di produzione di forme d'onda di uscita non sinusoidali dall'ingresso sinusoidale, utilizzando elementi non lineari, è chiamato come nonlinear wave shaping.

Clipper Circuits

Un circuito Clipper è un circuito che rejects the part dell'onda di ingresso specificata while allowing the remainingporzione. La porzione dell'onda sopra o sotto la tensione di taglio determinata viene tagliata o tagliata.

I circuiti di clipping sono costituiti da elementi lineari e non lineari come resistori e diodi, ma non da elementi di accumulo di energia come i condensatori. Questi circuiti di clipping hanno molte applicazioni in quanto sono vantaggiosi.

• Il vantaggio principale dei circuiti di clipping è quello di eliminare il rumore indesiderato presente nelle ampiezze.

• Questi possono funzionare come convertitori di onde quadre, poiché possono convertire le onde sinusoidali in onde quadre mediante clipping.

• L'ampiezza dell'onda desiderata può essere mantenuta a un livello costante.

Tra i diodi clipper, i due tipi principali sono positive e negative clippers. Discuteremo questi due tipi di clipper nei prossimi due capitoli.

Il circuito Clipper che ha lo scopo di attenuare le parti positive del segnale di ingresso può essere definito come un file Positive Clipper. Tra i circuiti clipper a diodi positivi, abbiamo i seguenti tipi:

• Clipper serie positiva
• Clipper serie positiva con positivo $V_{r}$ (tensione di riferimento)
• Clipper serie positiva con negativo $V_{r}$
• Clipper a shunt positivo
• Clipper shunt positivo con positivo $V_{r}$
• Clipper shunt positivo con negativo $V_{r}$

Cerchiamo di discutere ciascuno di questi tipi in dettaglio.

Clipper serie positiva

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in serie al segnale di ingresso e che attenua le porzioni positive della forma d'onda, è definito come Positive Series Clipper. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per clipper serie positiva.

Positive Cycle of the Input- Quando viene applicata la tensione di ingresso, il ciclo positivo dell'ingresso rende positivo il punto A del circuito rispetto al punto B. Ciò rende il diodo polarizzato inversamente e quindi si comporta come un interruttore aperto. Pertanto la tensione attraverso il resistore di carico diventa zero poiché nessuna corrente scorre attraverso di essa e quindi$V_{0}$ sarà zero.

Negative Cycle of the Input- Il ciclo negativo dell'ingresso rende il punto A del circuito negativo rispetto al punto B. Ciò rende il diodo polarizzato in avanti e quindi si comporta come un interruttore chiuso. Pertanto la tensione attraverso il resistore di carico sarà uguale alla tensione di ingresso applicata come appare completamente all'uscita$V_{0}$.

Forme d'onda

Nelle figure sopra, se si osservano le forme d'onda, possiamo capire che solo una parte del picco positivo è stata tagliata. Ciò è dovuto alla tensione su V0. Ma l'output ideale non doveva essere così. Diamo uno sguardo alle seguenti figure.

A differenza dell'uscita ideale, una piccola porzione del ciclo positivo è presente nell'uscita pratica a causa della tensione di conduzione del diodo che è 0,7v. Quindi ci sarà una differenza nelle forme d'onda di uscita pratiche e ideali.

Clipper serie positiva con positivo $V_{r}$

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in serie al segnale di ingresso e polarizzato con una tensione di riferimento positiva $V_{r}$ e che attenua le porzioni positive della forma d'onda, viene definito come Positive Series Clipper with positive $V_{r}$. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per il clipper in serie positiva quando la tensione di riferimento applicata è positiva.

Durante il ciclo positivo dell'ingresso il diodo viene polarizzato inversamente e la tensione di riferimento appare in uscita. Durante il suo ciclo negativo, il diodo viene polarizzato in avanti e si comporta come un interruttore chiuso. Quindi la forma d'onda in uscita appare come mostrato nella figura sopra.

Clipper serie positiva con negativo $V_{r}$

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in serie al segnale di ingresso e polarizzato con tensione di riferimento negativa $V_{r}$ e che attenua le porzioni positive della forma d'onda, viene definito come Positive Series Clipper with negative $V_{r}$. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per clipper serie positiva, quando la tensione di riferimento applicata è negativa.

Durante il ciclo positivo dell'ingresso il diodo viene polarizzato inversamente e la tensione di riferimento appare in uscita. Poiché la tensione di riferimento è negativa, viene visualizzata la stessa tensione con ampiezza costante. Durante il suo ciclo negativo, il diodo viene polarizzato in avanti e si comporta come un interruttore chiuso. Quindi il segnale di ingresso che è maggiore della tensione di riferimento, appare in uscita.

Clipper a shunt positivo

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in shunt al segnale di ingresso e che attenua le porzioni positive della forma d'onda, è definito come Positive Shunt Clipper. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per il clipper a shunt positivo.

Positive Cycle of the Input- Quando viene applicata la tensione di ingresso, il ciclo positivo dell'ingresso rende positivo il punto A del circuito rispetto al punto B. Ciò rende il diodo polarizzato in avanti e quindi conduce come un interruttore chiuso. Pertanto la tensione attraverso il resistore di carico diventa zero poiché nessuna corrente scorre attraverso di essa e quindi$V_{0}$ sarà zero.

Negative Cycle of the Input- Il ciclo negativo dell'ingresso rende negativo il punto A del circuito rispetto al punto B. Questo fa polarizzare inversamente il diodo e quindi si comporta come un interruttore aperto. Pertanto la tensione attraverso il resistore di carico sarà uguale alla tensione di ingresso applicata come appare completamente all'uscita$V_{0}$.

Forme d'onda

Nelle figure sopra, se si osservano le forme d'onda, possiamo capire che solo una parte del picco positivo è stata tagliata. Ciò è dovuto alla tensione ai capi$V_{0}$. Ma l'output ideale non doveva essere così. Diamo uno sguardo alle seguenti figure.

A differenza dell'uscita ideale, una piccola porzione del ciclo positivo è presente nell'uscita pratica a causa della tensione di conduzione del diodo che è 0,7v. Quindi ci sarà una differenza nelle forme d'onda di uscita pratiche e ideali.

Clipper shunt positivo con positivo $V_{r}$

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in shunt al segnale di ingresso e polarizzato con tensione di riferimento positiva $V_{r}$ e che attenua le porzioni positive della forma d'onda, viene definito come Positive Shunt Clipper with positive $V_{r}$. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per lo shunt clipper positivo quando la tensione di riferimento applicata è positiva.

Durante il ciclo positivo dell'ingresso il diodo viene polarizzato in avanti e in uscita non appare nient'altro che la tensione di riferimento. Durante il suo ciclo negativo, il diodo subisce polarizzazione inversa e si comporta come un interruttore aperto. L'intero input appare nell'output. Quindi la forma d'onda in uscita appare come mostrato nella figura sopra.

Clipper shunt positivo con negativo $V_{r}$

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in shunt al segnale di ingresso e polarizzato con tensione di riferimento negativa $V_{r}$ e che attenua le porzioni positive della forma d'onda, viene definito come Positive Shunt Clipper with negative $V_{r}$.

La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per shunt clipper positivo, quando la tensione di riferimento applicata è negativa.

Durante il ciclo positivo dell'ingresso, il diodo viene polarizzato in avanti e la tensione di riferimento appare in uscita. Poiché la tensione di riferimento è negativa, viene visualizzata la stessa tensione con ampiezza costante. Durante il suo ciclo negativo, il diodo subisce polarizzazione inversa e si comporta come un interruttore aperto. Quindi il segnale di ingresso che è maggiore della tensione di riferimento, appare in uscita.

Il circuito Clipper che ha lo scopo di attenuare le porzioni negative del segnale di ingresso può essere definito come a Negative Clipper. Tra i circuiti clipper a diodi negativi, abbiamo i seguenti tipi.

• Clipper serie negativa
• Clipper serie negativo con positivo $V_{r}$ (tensione di riferimento)
• Clipper serie negativo con negativo $V_{r}$
• Clipper a shunt negativo
• Shunt Clipper negativo con positivo $V_{r}$
• Shunt Clipper negativo con negativo $V_{r}$

Cerchiamo di discutere ciascuno di questi tipi in dettaglio.

Clipper serie negativa

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in serie al segnale di ingresso e che attenua le porzioni negative della forma d'onda, è definito come Negative Series Clipper. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per il clipper in serie negativa.

Positive Cycle of the Input- Quando viene applicata la tensione di ingresso, il ciclo positivo dell'ingresso rende positivo il punto A del circuito rispetto al punto B. Ciò rende il diodo polarizzato in avanti e quindi si comporta come un interruttore chiuso. Pertanto la tensione di ingresso appare completamente attraverso il resistore di carico per produrre l'uscita$V_{0}$.

Negative Cycle of the Input- Il ciclo negativo dell'ingresso rende il punto A del circuito negativo rispetto al punto B. Questo fa polarizzare inversamente il diodo e quindi si comporta come un interruttore aperto. Pertanto la tensione ai capi del resistore di carico sarà zero$V_{0}$ zero.

Forme d'onda

Nelle figure sopra, se si osservano le forme d'onda, possiamo capire che solo una parte del picco negativo è stata tagliata. Ciò è dovuto alla tensione ai capi$V_{0}$. Ma l'output ideale non doveva essere così. Diamo uno sguardo alle seguenti figure.

A differenza dell'uscita ideale, una piccola porzione del ciclo negativo è presente nell'uscita pratica a causa della tensione di conduzione del diodo che è 0.7v. Quindi ci sarà una differenza nelle forme d'onda di uscita pratiche e ideali.

Clipper serie negativo con positivo $V_{r}$

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in serie al segnale di ingresso e polarizzato con una tensione di riferimento positiva $V_{r}$ e che attenua le parti negative della forma d'onda, viene definito come Negative Series Clipper with positive $V_{r}$. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per il clipper in serie negativa quando la tensione di riferimento applicata è positiva.

Durante il ciclo positivo dell'ingresso, il diodo inizia a condurre solo quando il valore della tensione anodica supera il valore della tensione catodica del diodo. Poiché la tensione del catodo è uguale alla tensione di riferimento applicata, l'uscita sarà come mostrato.

Clipper serie negativo con negativo $V_{r}$

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in serie al segnale di ingresso e polarizzato con tensione di riferimento negativa $V_{r}$ e che attenua le parti negative della forma d'onda, viene definito come Negative Series Clipper with negative $V_{r}$. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito del clipper in serie negativa, quando la tensione di riferimento applicata è negativa.

Durante il ciclo positivo dell'ingresso il diodo viene polarizzato in avanti e il segnale di ingresso appare in uscita. Durante il suo ciclo negativo, il diodo viene polarizzato inversamente e quindi non condurrà. Ma la tensione di riferimento negativa applicata, appare in uscita. Quindi il ciclo negativo della forma d'onda di uscita viene tagliato dopo questo livello di riferimento.

Clipper a shunt negativo

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in shunt al segnale di ingresso e che attenua le porzioni negative della forma d'onda, è definito come Negative Shunt Clipper. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito pernegative shunt clipper.

Positive Cycle of the Input- Quando viene applicata la tensione di ingresso, il ciclo positivo dell'ingresso rende positivo il punto A del circuito rispetto al punto B. Ciò rende il diodo polarizzato inversamente e quindi si comporta come un interruttore aperto. Pertanto, la tensione attraverso il resistore di carico è uguale alla tensione di ingresso applicata come appare completamente all'uscita$V_{0}$

Negative Cycle of the Input- Il ciclo negativo dell'ingresso rende il punto A del circuito negativo rispetto al punto B. Ciò rende il diodo polarizzato in avanti e quindi si comporta come un interruttore chiuso. Pertanto la tensione attraverso il resistore di carico diventa zero poiché nessuna corrente scorre attraverso di essa.

Forme d'onda

Nelle figure sopra, se si osservano le forme d'onda, possiamo capire che solo una parte del picco negativo è stata tagliata. Ciò è dovuto alla tensione ai capi$V_{0}$. Ma l'output ideale non doveva essere così. Diamo uno sguardo alle seguenti figure.

A differenza dell'uscita ideale, una piccola porzione del ciclo negativo è presente nell'uscita pratica a causa della tensione di conduzione del diodo che è 0.7v. Quindi ci sarà una differenza nelle forme d'onda di uscita pratiche e ideali.

Shunt Clipper negativo con positivo $V_{r}$

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in shunt al segnale di ingresso e polarizzato con tensione di riferimento positiva $V_{r}$ e che attenua le parti negative della forma d'onda, viene definito come Negative Shunt Clipper with positive $V_{r}$. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per lo shunt clipper negativo quando la tensione di riferimento applicata è positiva.

Durante il ciclo positivo dell'ingresso il diodo viene polarizzato inversamente e si comporta come un interruttore aperto. Quindi tutta la tensione di ingresso, che è maggiore della tensione di riferimento applicata, appare in uscita. Il segnale al di sotto del livello di tensione di riferimento viene tagliato.

Durante il semiciclo negativo, quando il diodo viene polarizzato in avanti e il loop viene completato, non è presente alcuna uscita.

Shunt Clipper negativo con negativo $V_{r}$

Un circuito Clipper in cui il diodo è collegato in shunt al segnale di ingresso e polarizzato con tensione di riferimento negativa $V_{r}$ e che attenua le parti negative della forma d'onda, viene definito come Negative Shunt Clipper with negative $V_{r}$. La figura seguente rappresenta lo schema del circuito per shunt clipper negativo, quando la tensione di riferimento applicata è negativa.

Durante il ciclo positivo dell'ingresso il diodo viene polarizzato inversamente e si comporta come un interruttore aperto. Quindi tutta la tensione di ingresso appare in uscita$V_{o}$. Durante il semiciclo negativo, il diodo viene polarizzato in avanti. La tensione negativa fino alla tensione di riferimento arriva in uscita e il segnale rimanente viene troncato.

Clipper a due vie

Questo è un clipper positivo e negativo con una tensione di riferimento $V_{r}$. La tensione di ingresso viene tagliata a due vie sia porzioni positive che negative della forma d'onda di ingresso con due tensioni di riferimento. Per questo, due diodi$D_{1}$ e $D_{2}$ insieme a due tensioni di riferimento $V_{r1}$ e $V_{r2}$ sono collegati nel circuito.

Questo circuito è anche chiamato come file Combinational Clippercircuito. La figura seguente mostra la disposizione del circuito per un circuito clipper a due vie o combinatorio insieme alla sua forma d'onda di uscita.

Durante la metà positiva del segnale di ingresso, il diodo $D_{1}$ conduce facendo la tensione di riferimento $V_{r1}$appaiono in uscita. Durante la metà negativa del segnale di ingresso, il diodo$D_{2}$ conduce facendo la tensione di riferimento $V_{r1}$appaiono in uscita. Quindi entrambi i diodi conducono alternativamente per bloccare l'uscita durante entrambi i cicli. L'uscita è presa attraverso il resistore di carico.

Con questo, abbiamo finito con i principali circuiti clipper. Andiamo per i circuiti dei morsetti nel prossimo capitolo.

Un circuito di bloccaggio è un circuito che aggiunge un livello CC a un segnale CA. In realtà, i picchi positivi e negativi dei segnali possono essere posizionati ai livelli desiderati utilizzando i circuiti di bloccaggio. Quando il livello DC viene spostato, un circuito di bloccaggio viene chiamato come aLevel Shifter.

I circuiti a pinza sono costituiti da elementi di accumulo di energia come i condensatori. Un semplice circuito a morsetto comprende un condensatore, un diodo, un resistore e una batteria CC, se necessario.

Circuito del morsetto

Un circuito Clamper può essere definito come il circuito costituito da un diodo, un resistore e un condensatore che sposta la forma d'onda a un livello CC desiderato senza modificare l'aspetto effettivo del segnale applicato.

Per mantenere il periodo di tempo della forma d'onda, il tau deve essere maggiore della metà del periodo di tempo (il tempo di scarica del condensatore dovrebbe essere lento).

$$\tau = Rc$$

Dove

• R è la resistenza del resistore impiegato
• C è la capacità del condensatore utilizzato

La costante di tempo di carica e scarica del condensatore determina l'uscita di un circuito a pinza.

• In un circuito a pinza, si verifica uno spostamento verticale verso l'alto o verso il basso nella forma d'onda di uscita rispetto al segnale di ingresso.

• Il resistore di carico e il condensatore influenzano la forma d'onda. Quindi, il tempo di scarica del condensatore dovrebbe essere abbastanza grande.

La componente CC presente nell'ingresso viene rifiutata quando viene utilizzata una rete accoppiata a condensatori (come un condensatore blocca CC). Quindi quandodc deve essere restored, viene utilizzato il circuito di bloccaggio.

Tipi di morsetti

Esistono pochi tipi di circuiti di bloccaggio, come

• Morsetto positivo
• Morsetto positivo con positivo $V_r$
• Morsetto positivo con negativo $V_r$
• Morsetto negativo
• Morsetto negativo con positivo $V_{r}$
• Morsetto negativo con negativo $V_{r}$

Vediamoli in dettaglio.

Circuito di bloccaggio positivo

Un circuito di bloccaggio ripristina il livello CC. Quando un picco negativo del segnale viene elevato al di sopra del livello zero, si dice che il segnale siapositively clamped.

Un circuito a morsetto positivo è uno che consiste in un diodo, un resistore e un condensatore e che sposta il segnale di uscita nella parte positiva del segnale di ingresso. La figura seguente spiega la costruzione di un circuito a morsetto positivo.

Inizialmente quando viene fornito l'ingresso, il condensatore non è ancora carico e il diodo è polarizzato inversamente. L'output non viene considerato in questo momento. Durante il mezzo ciclo negativo, al valore di picco, il condensatore si carica di negativo su una piastra e positivo sull'altra. Il condensatore è ora caricato al suo valore di picco$V_{m}$. Il diodo è polarizzato in avanti e conduce pesantemente.

Durante il successivo semiciclo positivo, il condensatore viene caricato a Vm positivo mentre il diodo viene polarizzato inversamente e viene aperto in circuito. L'uscita del circuito in questo momento sarà

$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$$

Quindi il segnale è bloccato positivamente come mostrato nella figura sopra. Il segnale di uscita cambia in base ai cambiamenti nell'ingresso, ma sposta il livello in base alla carica sul condensatore, poiché aggiunge la tensione di ingresso.

Clamper positivo con positivo V _r

Un circuito di bloccaggio positivo se polarizzato con una tensione di riferimento positiva, tale tensione verrà aggiunta all'uscita per aumentare il livello di bloccaggio. Usando questo, il circuito del morsetto positivo con tensione di riferimento positiva viene costruito come di seguito.

Durante il semiciclo positivo, la tensione di riferimento viene applicata attraverso il diodo in uscita e all'aumentare della tensione di ingresso, la tensione catodica del diodo aumenta rispetto alla tensione anodica e quindi smette di condurre. Durante il semiciclo negativo, il diodo viene polarizzato in avanti e inizia a condurre. La tensione attraverso il condensatore e la tensione di riferimento insieme mantengono il livello della tensione di uscita.

Morsetto positivo con negativo $V_{r}$

Un circuito di bloccaggio positivo se polarizzato con una tensione di riferimento negativa, tale tensione verrà aggiunta all'uscita per aumentare il livello di bloccaggio. Usando questo, il circuito del morsetto positivo con tensione di riferimento positiva viene costruito come di seguito.

Durante il semiciclo positivo, la tensione ai capi del condensatore e la tensione di riferimento mantengono insieme il livello della tensione di uscita. Durante il semiciclo negativo, il diodo conduce quando la tensione del catodo diventa inferiore alla tensione anodica. Queste modifiche rendono la tensione di uscita come mostrato nella figura sopra.

Morsetto negativo

Un circuito a pinza negativa è costituito da un diodo, un resistore e un condensatore e che sposta il segnale di uscita sulla porzione negativa del segnale di ingresso. La figura seguente spiega la costruzione di un circuito a morsetto negativo.

Durante il semiciclo positivo, il condensatore viene caricato al suo valore di picco $v_{m}$. Il diodo è polarizzato in avanti e conduce. Durante il mezzo ciclo negativo, il diodo viene polarizzato inversamente e viene aperto in circuito. L'uscita del circuito in questo momento sarà

$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$$

Quindi il segnale è bloccato negativamente come mostrato nella figura sopra. Il segnale di uscita cambia in base ai cambiamenti nell'ingresso, ma sposta il livello in base alla carica sul condensatore, poiché aggiunge la tensione di ingresso.

Morsetto negativo con V _r positivo

Un circuito di bloccaggio negativo se polarizzato con una tensione di riferimento positiva, tale tensione verrà aggiunta all'uscita per aumentare il livello di bloccaggio. Usando questo, il circuito del morsetto negativo con tensione di riferimento positiva viene costruito come di seguito.

Sebbene la tensione di uscita sia bloccata negativamente, una parte della forma d'onda di uscita viene aumentata al livello positivo, poiché la tensione di riferimento applicata è positiva. Durante il semiciclo positivo, il diodo conduce, ma l'uscita è uguale alla tensione di riferimento positiva applicata. Durante il semiciclo negativo, il diodo agisce come un circuito aperto e la tensione ai capi del condensatore forma l'uscita.

Clamper negativo con negativo V _r

Un circuito di bloccaggio negativo se polarizzato con una tensione di riferimento negativa, tale tensione verrà aggiunta all'uscita per aumentare il livello di bloccaggio. Usando questo, il circuito del morsetto negativo con tensione di riferimento negativa viene costruito come di seguito.

Il catodo del diodo è collegato con una tensione di riferimento negativa, che è inferiore a quella di zero e alla tensione anodica. Quindi il diodo inizia a condurre durante il semiciclo positivo, prima del livello di tensione zero. Durante il semiciclo negativo, la tensione ai capi del condensatore appare all'uscita. Così la forma d'onda è bloccata verso la parte negativa.

Applicazioni

Ci sono molte applicazioni sia per Clippers che per Clampers come

Clippers

• Utilizzato per la generazione e la modellazione delle forme d'onda
• Utilizzato per la protezione dei circuiti dai picchi
• Utilizzato per restauratori di ampiezza
• Utilizzato come limitatori di tensione
• Utilizzato nei circuiti televisivi
• Utilizzato nei trasmettitori FM

Morsetti

• Usato come restauratori in corrente continua
• Utilizzato per rimuovere le distorsioni
• Usato come moltiplicatori di tensione
• Utilizzato per la protezione degli amplificatori
• Usato come apparecchiatura di prova
• Usato come stabilizzatore della linea di base

Insieme ai circuiti di modellazione dell'onda come clipper e clamper, i diodi vengono utilizzati per costruire altri circuiti come limitatori e moltiplicatori di tensione, di cui parleremo in questo capitolo. I diodi hanno anche un'altra importante applicazione nota come raddrizzatori, che verrà discussa in seguito.

Limitatori

Un altro nome che spesso ci imbattiamo mentre passiamo attraverso questi clipper e morsetti è il circuito del limitatore. UNlimiter circuito può essere inteso come quello che limita la tensione di uscita dal superare un valore predeterminato.

Questo è più o meno un circuito clipper che non consente il superamento del valore specificato del segnale. In realtà il clipping può essere definito come un limite estremo. Quindi la limitazione può essere intesa come un taglio regolare.

L'immagine seguente mostra alcuni esempi di circuiti limitatori:

Le prestazioni di un circuito limitatore possono essere comprese dalla sua curva caratteristica di trasferimento. Un esempio di tale curva è il seguente.

I limiti inferiore e superiore sono specificati nel grafico che indicano le caratteristiche del limitatore. La tensione di uscita per un tale grafico può essere intesa come

$$V_{0}= L_{-},KV_{i},L_{+}$$

Dove

$$L_{-}=V_{i}\leq \frac{L_{-}}{k}$$

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

$$L_{+}=V_{i}\geq \frac{L_{+}}{K}$$

Tipi di limitatori

Esistono pochi tipi di limitatori come

• Unipolar Limiter - Questo circuito limita il segnale in un modo.

• Bipolar Limiter - Questo circuito limita il segnale in due modi.

• Soft Limiter - L'uscita può cambiare in questo circuito anche per un leggero cambiamento nell'ingresso.

• Hard Limiter - L'uscita non cambierà facilmente con il cambiamento del segnale di ingresso.

• Single Limiter - Questo circuito utilizza un diodo per la limitazione.

• Double Limiter - Questo circuito impiega due diodi per la limitazione.

Moltiplicatori di tensione

Ci sono applicazioni in cui la tensione deve essere moltiplicata in alcuni casi. Questo può essere fatto facilmente con l'aiuto di un semplice circuito che utilizza diodi e condensatori. La tensione se raddoppia, un tale circuito è chiamato duplicatore di tensione. Questo può essere esteso per creare un triplicatore di tensione o un quadruplicatore di tensione o così via per ottenere tensioni CC elevate.

Per una migliore comprensione, consideriamo un circuito che moltiplica la tensione per un fattore 2. Questo circuito può essere chiamato come un Voltage Doubler. La figura seguente mostra il circuito di un duplicatore di tensione.

La tensione di ingresso applicata sarà un segnale CA che ha la forma di un'onda sinusoidale come mostrato nella figura seguente.

Lavorando

Il circuito moltiplicatore di tensione può essere compreso analizzando ogni semiciclo del segnale di ingresso. Ogni ciclo fa funzionare i diodi e i condensatori in modo diverso. Cerchiamo di capire questo.

During the first positive half cycle - Quando viene applicato il segnale di ingresso, il condensatore $C_{1}$ è carico e il diodo $D_{1}$è prevenuto. Mentre il diodo$D_{2}$ è polarizzato inversamente e il condensatore $C_{2}$non riceve alcun addebito. Questo fa l'output$V_{0}$ essere $V_{m}$

Questo può essere compreso dalla figura seguente.

Quindi, da 0 a $\pi$, la tensione di uscita prodotta sarà $V_{max}$. Il condensatore$C_{1}$ viene caricato attraverso il diodo polarizzato in avanti $D_{1}$ per dare l'output, mentre $C_{2}$non si carica. Questa tensione appare all'uscita.

During the negative half cycle - Dopodiché, quando arriva il mezzo ciclo negativo, il diodo $D_{1}$ ottiene polarizzazione inversa e il diodo $D_{2}$si fa avanti di parte. Il diodo$D_{2}$ ottiene la carica attraverso il condensatore $C_{2}$che viene addebitato durante questo processo. La corrente scorre quindi attraverso il condensatore$C_{1}$che scarica. Lo si può capire dalla figura seguente.

Quindi durante $\pi$ per $2\pi$, la tensione ai capi del condensatore $C_{2}$ sarà $V_{max}$. Mentre il condensatore$C_{1}$che è completamente carico, tende a scaricarsi. Ora le tensioni di entrambi i condensatori insieme appaiono all'uscita, che è$2V_{max}$. Quindi, la tensione di uscita$V_{0}$ durante questo ciclo è $2V_{max}$

During the next positive half cycle - Il condensatore $C_{1}$ viene caricato dall'alimentazione e dal diodo $D_{1}$si fa avanti di parte. Il condensatore$C_{2}$ mantiene la carica in quanto non troverà un modo per scaricarsi e il diodo $D_{2}$ottiene polarizzazione inversa. Ora, la tensione di uscita$V_{0}$ di questo ciclo riceve le tensioni da entrambi i condensatori che insieme compaiono all'uscita, ovvero $2V_{max}$.

During the next negative half cycle - Il successivo mezzo ciclo negativo fa il condensatore $C_{1}$ per scaricare nuovamente dalla sua piena carica e il diodo $D_{1}$ per invertire la polarizzazione mentre $D_{2}$ avanti e condensatore $C_{2}$caricare ulteriormente per mantenere la sua tensione. Ora, la tensione di uscita$V_{0}$ di questo ciclo riceve le tensioni da entrambi i condensatori che insieme compaiono all'uscita, ovvero $2V_{max}$.

Quindi, la tensione di uscita $V_{0}$ è mantenuto per essere $2V_{max}$ durante il suo funzionamento, il che rende il circuito un duplicatore di tensione.

I moltiplicatori di tensione vengono utilizzati principalmente dove sono richieste tensioni CC elevate. Ad esempio, tubi a raggi catodici e display del computer.

Divisore di tensione

Mentre i diodi vengono utilizzati per moltiplicare la tensione, una serie di resistori in serie può essere trasformata in una piccola rete per dividere la tensione. Tali reti sono chiamate comeVoltage Divider reti.

Il partitore di tensione è un circuito che trasforma una tensione maggiore in una più piccola. Questo viene fatto utilizzando resistori collegati in serie. L'output sarà una frazione dell'input. La tensione di uscita dipende dalla resistenza del carico che guida.

Cerchiamo di sapere come funziona un circuito divisore di tensione. La figura seguente è un esempio di una semplice rete di partitori di tensione.

Se proviamo a disegnare un'espressione per la tensione di uscita,

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

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

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

Confrontando entrambi,

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

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

Questa è l'espressione per ottenere il valore della tensione di uscita. Quindi la tensione di uscita viene divisa in base ai valori di resistenza dei resistori nella rete. Vengono aggiunti più resistori per avere diverse frazioni di diverse tensioni di uscita.

Facciamo un problema di esempio per capire di più sui divisori di tensione.

Esempio

Calcola la tensione di uscita di una rete con una tensione di ingresso di 10 V con due resistori in serie 2kΩ e 5kΩ.

La tensione di uscita $V_{0}$ è dato da

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

$$=\frac{10}{\left ( 2 + 5 \right )k\Omega }5k\Omega$$

$$=\frac{10}{7}\times 5=\frac{50}{7}$$

$$=7.142v$$

La tensione di uscita $V_0$ per il problema di cui sopra è 7.14v

Il diodo è una giunzione PN a due terminali che può essere utilizzata in varie applicazioni. Una di queste applicazioni è un interruttore elettrico. La giunzione PN, quando polarizzata in avanti agisce come un circuito chiuso e quando polarizzata inversa agisce come un circuito aperto. Quindi il cambiamento degli stati polarizzati in avanti e inverso fa sì che il diodo funzioni come un interruttore, ilforward essere ON e il reverse essere OFF stato.

Interruttori elettrici su interruttori meccanici

Gli interruttori elettrici sono una scelta preferita rispetto agli interruttori meccanici per i seguenti motivi:

• Gli interruttori meccanici sono soggetti all'ossidazione dei metalli mentre gli interruttori elettrici no.
• Gli interruttori meccanici hanno contatti mobili.
• Sono più soggetti a sollecitazioni e sollecitazioni rispetto agli interruttori elettrici.
• L'usura e la rottura degli interruttori meccanici spesso ne pregiudicano il funzionamento.

Quindi un interruttore elettrico è più utile di un interruttore meccanico.

Funzionamento del diodo come interruttore

Ogni volta che viene superata una tensione specificata, la resistenza del diodo aumenta, rendendo il diodo polarizzato inversamente e funge da interruttore aperto. Ogni volta che la tensione applicata è inferiore alla tensione di riferimento, la resistenza del diodo diminuisce, rendendo il diodo polarizzato in avanti e funge da interruttore chiuso.

Il circuito seguente spiega il diodo che funge da interruttore.

Un diodo di commutazione ha una giunzione PN in cui la regione P è leggermente drogata e la regione N è fortemente drogata. Il circuito sopra simboleggia che il diodo si accende quando la tensione positiva polarizza il diodo e si spegne quando la tensione negativa polarizza il diodo inverso.

Suonando

Mentre la corrente diretta scorre fino ad allora, con un'improvvisa tensione inversa, la corrente inversa fluisce per un'istanza invece di essere disattivata immediatamente. Maggiore è la corrente di dispersione, maggiore è la perdita. Il flusso di corrente inversa quando il diodo viene polarizzato all'improvviso, a volte può creare poche oscillazioni, chiamate comeRINGING.

Questa condizione di squillo è una perdita e quindi dovrebbe essere ridotta al minimo. A tale scopo, è necessario comprendere i tempi di commutazione del diodo.

Tempi di commutazione dei diodi

Mentre si modificano le condizioni di polarizzazione, il diodo subisce a transient response. La risposta di un sistema a qualsiasi cambiamento improvviso da una posizione di equilibrio è chiamata risposta transitoria.

L'improvviso cambiamento da avanti a retromarcia e da retromarcia a polarizzazione in avanti, influenza il circuito. Il tempo impiegato per rispondere a tali cambiamenti improvvisi è il criterio importante per definire l'efficacia di un interruttore elettrico.

• Il tempo impiegato prima che il diodo recuperi il suo stato stazionario è chiamato come Recovery Time.

• L'intervallo di tempo impiegato dal diodo per passare dallo stato polarizzato inverso allo stato polarizzato in avanti è chiamato come Forward Recovery Time.($t_{fr}$)

• L'intervallo di tempo impiegato dal diodo per passare dallo stato polarizzato in avanti allo stato polarizzato inverso è chiamato come Reverse Recovery Time. ($t_{fr}$)

Per capirlo più chiaramente, proviamo ad analizzare cosa succede una volta applicata la tensione a un diodo PN di commutazione.

Concentrazione portante

La concentrazione del portatore di carica di minoranza si riduce in modo esponenziale se visto lontano dalla giunzione. Quando viene applicata la tensione, a causa della condizione di polarizzazione diretta, i portatori maggioritari di un lato si spostano verso l'altro. Diventano portatori di minoranza dell'altra parte. Questa concentrazione sarà più all'incrocio.

Ad esempio, se si considera il tipo N, l'eccesso di fori che entrano nel tipo N dopo aver applicato la polarizzazione diretta, si aggiunge ai portatori minoritari già presenti di materiale di tipo N.

Consideriamo alcune notazioni.

• I vettori maggioritari in tipo P (fori) = $P_{po}$
• I vettori maggioritari in tipo N (elettroni) = $N_{no}$
• I portatori minoritari di tipo P (elettroni) = $N_{po}$
• I vettori di maggioranza in tipo N (fori) = $P_{no}$

During Forward biased Condition- I vettori di minoranza sono più vicini allo svincolo e meno lontani dallo svincolo. Il grafico sotto lo spiega.

Tassa di portatore di minoranza in eccesso nel tipo P = $P_n-P_{no}$ con $p_{no}$ (valore di stato stazionario)

Tassa di compagnia di minoranza in eccesso nel tipo N = $N_p-N_{po}$ con $N_{po}$ (valore di stato stazionario)

During reverse bias condition- La maggior parte dei vettori non conduce la corrente attraverso la giunzione e quindi non partecipa alla condizione attuale. Il diodo di commutazione si comporta come un cortocircuito per un'istanza in direzione inversa.

I vettori di minoranza attraverseranno l'incrocio e condurranno la corrente, che si chiama come Reverse Saturation Current. Il grafico seguente rappresenta la condizione durante il bias inverso.

Nella figura sopra, la linea tratteggiata rappresenta i valori di equilibrio e le linee continue rappresentano i valori effettivi. Poiché la corrente dovuta ai portatori di carica di minoranza è abbastanza grande da condurre, il circuito sarà ON fino a quando questa carica in eccesso non viene rimossa.

Viene chiamato il tempo necessario al diodo per passare dalla polarizzazione diretta alla polarizzazione inversa Reverse recovery time ($t_{rr}$). I grafici seguenti spiegano in dettaglio i tempi di commutazione dei diodi.

Dalla figura sopra, consideriamo il grafico della corrente del diodo.

A $t_{1}$il diodo viene portato improvvisamente nello stato OFF dallo stato ON; è noto come tempo di archiviazione.Storage timeè il tempo necessario per rimuovere la tariffa in eccesso del vettore di minoranza. La corrente negativa che fluisce dal materiale di tipo N a P è di una quantità considerevole durante il tempo di immagazzinamento. Questa corrente negativa è,

$$-I_R= \frac{-V_{R}}{R}$$

Il prossimo periodo di tempo è il transition time" (a partire dal $t_2$ per $t_3$)

Il tempo di transizione è il tempo impiegato dal diodo per raggiungere completamente la condizione di circuito aperto. Dopo$t_3$il diodo sarà in condizione di polarizzazione inversa a regime. Prima$t_1$ il diodo è in condizione di polarizzazione diretta in stato stazionario.

Quindi, il tempo necessario per arrivare completamente alla condizione di circuito aperto è

$$Reverse \:\:recovery\:\: time\left ( t_{rr} \right )= Storage \:\:time \left ( T_{s} \right )+Transition \:\: time \left ( T_{t} \right )$$

Considerando che per arrivare alla condizione di ON da OFF, ci vuole meno tempo chiamato come Forward recovery time. Il tempo di recupero inverso è maggiore del tempo di recupero in avanti. Un diodo funziona come un interruttore migliore se questo tempo di recupero inverso viene ridotto.

Definizioni

Esaminiamo solo le definizioni dei periodi di tempo discussi.

• Storage time - Il periodo di tempo per il quale il diodo rimane nello stato di conduzione anche nello stato polarizzato inverso, è chiamato come Storage time.

• Transition time - Il tempo trascorso per ritornare allo stato di non conduzione, cioè al bias inverso allo stato stazionario, è chiamato Transition time.

• Reverse recovery time - Il tempo necessario al diodo per passare dalla polarizzazione diretta alla polarizzazione inversa è chiamato come Reverse recovery time.

• Forward recovery time - Il tempo necessario al diodo per passare dalla polarizzazione inversa alla polarizzazione diretta è chiamato come Forward recovery time.

Fattori che influenzano i tempi di commutazione dei diodi

Ci sono pochi fattori che influenzano i tempi di commutazione dei diodi, come

• Diode Capacitance - La capacità della giunzione PN cambia a seconda delle condizioni di polarizzazione.

• Diode Resistance - La resistenza offerta dal diodo per cambiare il suo stato.

• Doping Concentration - Il livello di drogaggio del diodo, influisce sui tempi di commutazione del diodo.

• Depletion Width- Più stretta è la larghezza dello strato di esaurimento, più veloce sarà la commutazione. Un diodo Zener ha una regione di esaurimento ristretta rispetto a un diodo a valanga, il che rende il primo un interruttore migliore.

Applicazioni

Esistono molte applicazioni in cui vengono utilizzati circuiti di commutazione a diodi, come:

• Circuiti raddrizzatori ad alta velocità
• Circuiti di commutazione ad alta velocità
• Ricevitori RF
• Applicazioni generiche
• Applicazioni consumer
• Applicazioni automobilistiche
• Applicazioni per telecomunicazioni ecc.

Questo capitolo fornisce un nuovo inizio per quanto riguarda un'altra sezione dei circuiti a diodi. Questo fornisce un'introduzione ai circuiti di alimentazione che incontriamo nella nostra vita quotidiana. Qualsiasi dispositivo elettronico è costituito da un alimentatore che fornisce la quantità richiesta di alimentazione CA o CC a varie sezioni di quel dispositivo elettronico.

Necessità di alimentatori

Ci sono molte piccole sezioni presenti nei dispositivi elettronici come computer, televisione, oscilloscopio a raggi catodici ecc. Ma tutte quelle sezioni non necessitano dell'alimentazione 230V AC che otteniamo.

Invece una o più sezioni potrebbero richiedere una CC da 12 V mentre altre potrebbero richiedere una CC da 30 V. Per fornire le tensioni CC richieste, l'alimentazione 230 V CA in ingresso deve essere convertita in CC pura per l'utilizzo. IlPower supply units servire allo stesso scopo.

Un pratico alimentatore si presenta come la figura seguente.

Vediamo ora le diverse parti che compongono un alimentatore.

Parti di un alimentatore

Un tipico alimentatore è costituito da quanto segue.

• Transformer - Un trasformatore di ingresso per l'abbassamento dell'alimentazione 230v AC.

• Rectifier - Un circuito raddrizzatore per convertire i componenti CA presenti nel segnale in componenti CC.

• Smoothing - Un circuito di filtraggio per attenuare le variazioni presenti in uscita raddrizzata.

• Regulator - Un circuito regolatore di tensione per controllare la tensione a un livello di uscita desiderato.

• Load - Il carico che utilizza l'uscita in cc pura dall'uscita regolata.

Schema a blocchi di un alimentatore

Lo schema a blocchi di un alimentatore stabilizzato è mostrato di seguito.

Dallo schema sopra, è evidente che il trasformatore è presente nella fase iniziale. Sebbene avessimo già approfondito il concetto dei trasformatori nel tutorial ELETTRONICA DI BASE, diamo uno sguardo su di esso.

Trasformatore

Un trasformatore ha un primary coil a cui input è dato e a secondary coil da cui il outputviene raccolto. Entrambe queste bobine sono avvolte su un materiale di base. Di solito un isolante forma ilCore del trasformatore.

La figura seguente mostra un pratico trasformatore.

Dalla figura sopra, è evidente che alcune notazioni sono comuni. Sono i seguenti:

• $N_{p}$ = Numero di spire nell'avvolgimento primario

• $N_{s}$ = Numero di spire nell'avvolgimento secondario

• $I_{p}$ = Corrente che scorre nel primario del trasformatore

• $I_{s}$ = Corrente che scorre nel secondario del trasformatore

• $V_{p}$ = Tensione sul primario del trasformatore

• $V_{s}$ = Tensione ai capi del secondario del trasformatore

• $\phi$ = Flusso magnetico presente attorno al nucleo del trasformatore

Trasformatore in un circuito

La figura seguente mostra come viene rappresentato un trasformatore in un circuito. Nella figura seguente sono rappresentati anche l'avvolgimento primario, l'avvolgimento secondario e il nucleo del trasformatore.

Quindi, quando un trasformatore è collegato in un circuito, l'alimentazione in ingresso è data alla bobina primaria in modo che produca un flusso magnetico variabile con questo alimentatore e quel flusso è indotto nella bobina secondaria del trasformatore, che produce l'EMF variabile di il flusso variabile. Poiché il flusso dovrebbe variare, per il trasferimento di EMF dal primario al secondario, un trasformatore funziona sempre in corrente alternata AC.

A seconda del numero di spire nell'avvolgimento secondario, un trasformatore può essere classificato come a Step-up o a Step-down trasformatore.

Trasformatore Step-Up

Quando l'avvolgimento secondario ha un numero di giri maggiore rispetto all'avvolgimento primario, si dice che il trasformatore sia a Step-uptrasformatore. Qui l'EMF indotto è maggiore del segnale di ingresso.

La figura seguente mostra il simbolo di un trasformatore elevatore.

Trasformatore step-down

Quando l'avvolgimento secondario ha un numero di spire inferiore rispetto all'avvolgimento primario, si dice che il trasformatore sia a Step-downtrasformatore. Qui l'EMF indotto è inferiore al segnale di ingresso.

La figura seguente mostra il simbolo di un trasformatore step-down.

Nei nostri circuiti di alimentazione utilizziamo l'estensione Step-down transformer, poiché è necessario ridurre l'alimentazione CA a CC. L'uscita di questo trasformatore Step-down avrà una potenza minore e questa sarà data come ingresso alla sezione successiva, chiamatarectifier. Discuteremo dei raddrizzatori nel prossimo capitolo.

Ogni volta che si presenta la necessità di convertire una corrente alternata in corrente continua, un circuito raddrizzatore viene in soccorso. Un semplice diodo a giunzione PN funge da raddrizzatore. La polarizzazione diretta e le condizioni di polarizzazione inversa del diodo rendono la rettifica.

Rettifica

Una corrente alternata ha la proprietà di cambiare continuamente il proprio stato. Questo si capisce osservando l'onda sinusoidale con cui viene indicata una corrente alternata. Si alza nella sua direzione positiva va a un valore positivo di picco, si riduce da lì a normale e di nuovo va alla parte negativa e raggiunge il picco negativo e torna di nuovo alla normalità e va avanti.

Durante il suo viaggio nella formazione dell'onda, possiamo osservare che l'onda va in direzioni positive e negative. In realtà si altera completamente e da qui il nome corrente alternata.

Ma durante il processo di rettifica, questa corrente alternata viene modificata in corrente continua CC. L'onda che fino ad allora fluisce in direzione sia positiva che negativa, avrà la sua direzione limitata solo alla direzione positiva, quando convertita in DC. Quindi la corrente può fluire solo in direzione positiva e resistere in direzione negativa, proprio come nella figura sotto.

Il circuito che esegue la rettifica è chiamato come a Rectifier circuit. Un diodo viene utilizzato come raddrizzatore, per costruire un circuito raddrizzatore.

Tipi di circuiti raddrizzatori

Esistono due tipi principali di circuiti raddrizzatori, a seconda della loro uscita. Loro sono

• Raddrizzatore a semionda
• Raddrizzatore a onda intera

Un circuito raddrizzatore a semionda rettifica solo i semicicli positivi dell'alimentazione di ingresso mentre un circuito raddrizzatore a onda intera rettifica i semicicli positivi e negativi dell'alimentazione di ingresso.

Raddrizzatore a semionda

Il nome stesso raddrizzatore a semionda afferma che il rectification è fatto solo per halfdel ciclo. Il segnale AC viene fornito attraverso un trasformatore di ingresso che aumenta o diminuisce a seconda dell'utilizzo. Principalmente un trasformatore step-down viene utilizzato nei circuiti raddrizzatori, in modo da ridurre la tensione di ingresso.

Il segnale di ingresso fornito al trasformatore viene fatto passare attraverso un diodo a giunzione PN che funge da raddrizzatore. Questo diodo converte la tensione CA in CC pulsante solo per i semicicli positivi dell'ingresso. Un resistore di carico è collegato alla fine del circuito. La figura seguente mostra il circuito di un raddrizzatore a semionda.

Lavoro di un HWR

Il segnale di ingresso è dato al trasformatore che riduce i livelli di tensione. L'uscita dal trasformatore è data al diodo che funge da raddrizzatore. Questo diodo si accende (conduce) per semicicli positivi del segnale di ingresso. Quindi una corrente scorre nel circuito e ci sarà una caduta di tensione attraverso il resistore di carico. Il diodo si spegne (non conduce) per semicicli negativi e quindi l'uscita per semicicli negativi sarà,$i_{D} = 0$ e $V_{o}=0$.

Quindi l'uscita è presente solo per semicicli positivi della tensione di ingresso (trascurando la corrente di dispersione inversa). Questa uscita sarà pulsante che viene presa attraverso il resistore di carico.

Forme d'onda di un HWR

Le forme d'onda di ingresso e di uscita sono come mostrato nella figura seguente.

Quindi l'uscita di un raddrizzatore a semionda è una corrente continua pulsante. Cerchiamo di analizzare il circuito di cui sopra comprendendo alcuni valori che si ottengono dall'uscita del raddrizzatore a semionda.

Analisi del raddrizzatore a semionda

Per analizzare un circuito raddrizzatore a semionda, consideriamo l'equazione della tensione di ingresso.

$$v_{i}=V_{m} \sin \omega t$$

$V_{m}$ è il valore massimo della tensione di alimentazione.

Supponiamo che il diodo sia l'ideale.

• La resistenza nella direzione in avanti, cioè nello stato ON è $R_f$.
• La resistenza nella direzione inversa, cioè nello stato OFF è $R_r$.

Il corrente i nel diodo o nel resistore di carico $R_L$ è dato da

$i=I_m \sin \omega t \quad for\quad 0\leq \omega t\leq 2 \pi$

$ i=0 \quad\quad\quad\quad for \quad \pi\leq \omega t\leq 2 \pi$

Dove

$$I_m= \frac{V_m}{R_f+R_L}$$

Corrente di uscita CC

La corrente media $I_{dc}$ è dato da

$$I_{dc}=\frac{1}{2 \pi}\int_{0}^{2 \pi} i \:d\left ( \omega t \right )$$

$$=\frac{1}{2 \pi}\left [ \int_{0}^{\pi}I_m \sin \omega t \:d\left ( \omega t \right )+\int_{0}^{2 \pi}0\: d\left ( \omega t \right )\right ]$$

$$=\frac{1}{2 \pi}\left [ I_m\left \{-\cos \omega t \right \}_{0}^{\pi} \right ]$$

$$=\frac{1}{2 \pi}\left [ I_m\left \{ +1-\left ( -1 \right ) \right \} \right ]=\frac{I_m}{\pi}=0.318 I_m$$

Sostituendo il valore di $I_m$, noi abbiamo

$$I_{dc}=\frac{V_m}{\pi\left ( R_f+R_L \right )}$$

Se $R_L >> R_f$, poi

$$I_{dc}=\frac{V_m}{\pi R_L}=0.318 \frac{V_m}{R_L}$$

Tensione di uscita CC

La tensione di uscita CC è data da

$$ V_{dc}=I_{dc}\times R_L=\frac{I_m}{\pi}\times R_L$$

$$=\frac{V_m\times R_L}{\pi\left (R_f+R_L \right )}=\frac{V_m}{\pi\left \{ 1+\left ( R_f/R_L \right ) \right \}}$$

Se $R_L>>R_f$, poi

$$V_{dc}=\frac{V_m}{\pi}=0.318 V_m$$

Corrente e tensione RMS

Il valore della corrente RMS è dato da

$$I_{rms}=\left [ \frac{1}{2 \pi}\int_{0}^{2\pi} i^{2} d\left ( \omega t \right )\right ]^{\frac{1}{2}}$$

$$I_{rms}=\left [ \frac{1}{2 \pi}\int_{0}^{2\pi}I_{m}^{2} \sin^{2}\omega t \:d\left (\omega t \right ) +\frac{1}{2\pi}\int_{\pi}^{2\pi} 0 \:d\left ( \omega t \right )\right ]^{\frac{1}{2}}$$

$$=\left [ \frac{I_{m}^{2}}{2 \pi}\int_{0}^{\pi}\left ( \frac{1-\cos 2 \omega t}{2} \right )d\left ( \omega t \right ) \right ]^{\frac{1}{2}}$$

$$=\left [ \frac{I_{m}^{2}}{4 \pi}\left \{ \left ( \omega t \right )-\frac{\sin 2 \omega t}{2} \right \}_{0}^{\pi}\right ]^{\frac{1}{2}}$$

$$=\left [ \frac{I_{m}^{2}}{4 \pi}\left \{ \pi - 0 - \frac{\sin 2 \pi}{2}+ \sin 0 \right \} \right ]^{\frac{1}{2}}$$

$$=\left [ \frac{I_{m}^{2}}{4 \pi} \right ]^{\frac{1}{2}}=\frac{I_m}{2}$$

$$=\frac{V_m}{2\left ( R_f+R_L \right )}$$

La tensione RMS attraverso il carico è

$$V_{rms}=I_{rms} \times R_L= \frac{V_m \times R_L}{2\left ( R_f+R_L \right )}$$

$$=\frac{V_m}{2\left \{ 1+\left ( R_f/R_L \right ) \right \}}$$

Se $R_L>>R_f$, poi

$$V_{rms}=\frac{V_m}{2}$$

Efficienza del raddrizzatore

Qualsiasi circuito deve essere efficiente nel suo funzionamento per una migliore uscita. Per calcolare l'efficienza di un raddrizzatore a semionda, è necessario considerare il rapporto tra la potenza di uscita e la potenza di ingresso.

L'efficienza del raddrizzatore è definita come

$$\eta =\frac{d.c.power\:\: delivered \:\: to \:\: the \:\: load}{a.c.input \:\: power\:\:from\:\:transformer\:\:secondary}=\frac{P_{ac}}{P_{dc}}$$

Adesso

$$P_{dc}=\left ( {I_{dc}} \right )^2 \times R_L=\frac{I_m R_L}{\pi^2}$$

Ulteriore

$$P_{ac}=P_a+P_r$$

Dove

$P_a = power \:dissipated \:at \:the \:junction \:of \:diode$

$$=I_{rms}^{2}\times R_f=\frac{I_{m}^{2}}{4}\times R_f$$

E

$$P_r = power \:dissipated \:in \:the \:load \:resistance$$

$$=I_{rms}^{2}\times R_L=\frac{I_{m}^{2}}{4}\times R_L$$

$$P_{ac}=\frac{I_{m}^{2}}{4}\times R_f+\frac{I_{m}^{2}}{4}\times R_L =\frac{I_{m}^{2}}{4}\left ( R_f+R_L \right )$$

Da entrambe le espressioni di $P_{ac}$ e $P_{dc}$, possiamo scrivere

$$\eta =\frac{I_{m}^{2}R_L/\pi^2}{I_{m}^{2}\left ( R_f+R_L \right )/4}=\frac{4}{\pi^2}\frac{R_L}{\left ( R_f+R_L \right )}$$

$$=\frac{4}{\pi^2}\frac{1}{\left \{ 1+\left ( R_f/R_L \right ) \right \}}=\frac{0.406}{\left \{ 1+\left ( R_f/R_L \right ) \right \}}$$

Efficienza percentuale del raddrizzatore

$$\eta =\frac{40.6}{\lbrace1+\lgroup\: R_{f}/R_{L}\rgroup\rbrace}$$

Teoricamente, il valore massimo dell'efficienza del raddrizzatore di un raddrizzatore a semionda è del 40,6% quando $R_{f}/R_{L} = 0$

Inoltre, l'efficienza può essere calcolata nel modo seguente

$$\eta =\frac{P_{dc}}{P_{ac}}=\frac{\left (I_{dc} \right )^2R_L}{\left ( I_{rms} \right )^2R_L}=\frac{\left ( V_{dc}/R_L \right )^2R_L}{\left (V_{rms}/R_L \right )^2R_L} =\frac{\left ( V_{dc} \right )^2}{\left ( V_{rms} \right )^2}$$

$$=\frac{\left ( V_m/ \pi \right )^2}{\left ( V_m/2 \right )^2}=\frac{4}{\pi^2}=0.406$$

$$=40.6\%$$

Fattore di ondulazione

L'uscita rettificata contiene una certa quantità di componente CA presente in essa, sotto forma di increspature. Ciò si comprende osservando la forma d'onda di uscita del raddrizzatore a semionda. Per ottenere una corrente continua pura, dobbiamo avere un'idea su questo componente.

Il fattore di ondulazione fornisce l'ondulazione dell'output rettificato. È indicato day. Questo può essere definito come il rapporto tra il valore effettivo della componente CA di tensione o corrente e il valore diretto o il valore medio.

$$\gamma =\frac{ripple \: voltage}{d.c \:voltage} =\frac{rms\:value\:of\: a.c.component}{d.c.value\:of\:wave}=\frac{\left ( V_r \right )_{rms}}{v_{dc}}$$

Qui,

$$\left ( V_r \right )_{rms}=\sqrt{V_{rms}^{2}-V_{dc}^{2}}$$

Perciò,

$$\gamma =\frac{\sqrt{V_{rms}^{2}-V_{dc}^{2}}}{V_{dc}}=\sqrt{\left (\frac{V_{rms}}{V_{dc}} \right )^2-1}$$

Adesso,

$$V_{rms}=\left [ \frac{1}{2\pi}\int_{0}^{2\pi} V_{m}^{2} \sin^2\omega t\:d\left ( \omega t \right ) \right ]^{\frac{1}{2}}$$

$$=V_m\left [ \frac{1}{4\pi} \int_{0}^{\pi}\left ( 1- \cos2 \:\omega t \right )d\left ( \omega t \right )\right ]^{\frac{1}{2}}=\frac{V_m}{2}$$

$$V_{dc}=V_{av}=\frac{1}{2\pi}\left [ \int_{0}^{\pi}V_m \sin \omega t \:d\left ( \omega t \right )+\int_{0}^{2\pi} 0.d\left ( \omega t \right )\right ]$$

$$=\frac{V_m}{2 \pi}\left [ -\cos \omega t \right ]_{0}^{\pi}=\frac{V_m}{\pi}$$

$$\gamma =\sqrt{\left [ \left \{ \frac{\left ( V_m/2 \right )}{\left ( V_m/\pi \right )} \right \}^2-1 \right ]}=\sqrt{\left \{ \left ( \frac{\pi}{2} \right )^2-1 \right \}}=1.21$$

Il fattore di ondulazione è anche definito come

$$\gamma =\frac{\left ( I_r \right )_{rms}}{I_{dc}}$$

Poiché il valore del fattore di ripple presente in un raddrizzatore a semionda è 1,21, significa che la quantità di corrente alternata presente nell'uscita è $121\%$ della tensione cc

Regolamento

La corrente attraverso il carico può variare a seconda della resistenza del carico. Ma anche in tali condizioni, ci aspettiamo che la nostra tensione di uscita che viene presa attraverso quel resistore di carico sia costante. Quindi, la nostra tensione deve essere regolata anche in diverse condizioni di carico.

La variazione della tensione di uscita CC con la variazione della corrente di carico CC è definita come Regulation. La regolazione percentuale è calcolata come segue.

$$Percentage\:regulation=\frac{V_{no \:load}-V_{full\:load}}{V_{full\:load}} \times 100\%$$

Minore è la regolazione percentuale, migliore sarebbe l'alimentazione. Un alimentatore ideale avrà una regolazione a percentuale zero.

Fattore di utilizzo del trasformatore

La potenza CC da fornire al carico, in un circuito raddrizzatore, decide la potenza del trasformatore utilizzato in un circuito.

Quindi, il fattore di utilizzo del trasformatore è definito come

$$TUF=\frac{d.c.power\:to\:be\:delivered\:to\:the\:load}{a.c.rating\:of\:the\:transformer\:secondary}$$

$$=\frac{P_{d.c}}{P_{a.c\left ( rated \right )}}$$

Secondo la teoria del trasformatore, la tensione nominale del secondario sarà

$$V_m/\sqrt{2}$$

La tensione effettiva RMS che lo attraversa sarà

$$I_m/2$$

Perciò

$$TUF=\frac{\left ( I_m/\pi \right )^2\times R_L}{\left ( V_m/\sqrt{2} \right )\times\left ( I_m/2 \right )}$$

Ma

$$V_m=I_m\left ( R_f+R_L \right )$$

Perciò

$$TUF=\frac{\left ( I_m/\pi \right )^2\times R_L}{\left \{ I_m\left ( R_f+R_L \right )/\sqrt{2} \right \}\times \left ( I_m/2 \right )}$$

$$=\frac{2\sqrt{2}}{\pi^2}\times \frac{R_L}{\left ( R_f+R_L \right )}$$

$$=\frac{2\sqrt{2}}{\pi^2} = 0.287$$

Tensione inversa di picco

Un diodo, se collegato con polarizzazione inversa, deve essere azionato con un livello di tensione controllato. Se la tensione di sicurezza viene superata, il diodo viene danneggiato. Quindi è molto importante conoscere quella tensione massima.

La tensione inversa massima che il diodo può sopportare senza essere distrutto è chiamata come Peak Inverse Voltage. In breve,PIV.

Qui il PIV non è altro che Vm

Fattore di forma

Questo può essere inteso come la media matematica dei valori assoluti di tutti i punti sulla forma d'onda. Ilform factorè definito come il rapporto tra il valore RMS e il valore medio. È indicato daF.

$$F=\frac{rms\:value}{average\:value}=\frac{I_m/2}{I_m/\pi}=\frac{0.5I_m}{0.318I_m}=1.57$$

Fattore di picco

Il valore del picco nell'ondulazione deve essere considerato per sapere quanto sia efficace la rettifica. Anche il valore del fattore di picco è una considerazione importante.Peak factor è definito come il rapporto tra il valore di picco e il valore RMS.

Perciò

$$Peak Factor=\frac{Peak\:value}{r.m.s\:value}=\frac{V_m}{V_m/2}=2$$

Tutti questi sono i parametri importanti da considerare nello studio di un raddrizzatore.

Un circuito raddrizzatore che rettifica sia i semicicli positivi che quelli negativi può essere definito un raddrizzatore a onda intera poiché rettifica il ciclo completo. La costruzione di un raddrizzatore a onda intera può essere realizzata in due tipologie. Loro sono

• Raddrizzatore a onda intera con presa centrale
• Raddrizzatore a ponte a onda intera

Entrambi hanno i loro vantaggi e svantaggi. Esaminiamo ora la loro costruzione e lavoriamo insieme alle loro forme d'onda per sapere quale è migliore e perché.

Raddrizzatore a onda intera con presa centrale

Un circuito raddrizzatore il cui secondario del trasformatore viene sfruttato per ottenere la tensione di uscita desiderata, utilizzando alternativamente due diodi, per rettificare il ciclo completo è chiamato come un Center-tapped Full wave rectifier circuit. Il trasformatore è centrato qui a differenza degli altri casi.

Le caratteristiche di un trasformatore a presa centrale sono:

• La maschiatura viene eseguita tracciando un cavo nel punto medio dell'avvolgimento secondario. Questo avvolgimento viene diviso in due metà uguali in questo modo.

• La tensione nel punto medio toccato è zero. Questo forma un punto neutro.

• La presa centrale fornisce due tensioni di uscita separate che sono uguali in grandezza ma opposte in polarità l'una all'altra.

• È possibile estrarre un numero di nastri per ottenere diversi livelli di tensione.

Il trasformatore a presa centrale con due diodi raddrizzatori viene utilizzato nella costruzione di un Center-tapped full wave rectifier. Lo schema del circuito di un raddrizzatore a onda intera con presa centrale è mostrato di seguito.

Lavoro di un CT-FWR

Il funzionamento di un raddrizzatore a onda intera con presa centrale può essere compreso dalla figura sopra. Quando viene applicato il semiciclo positivo della tensione di ingresso, il punto M al secondario del trasformatore diventa positivo rispetto al punto N. Questo fa sì che il diodo$D_1$prevenuto. Quindi corrente$i_1$ scorre attraverso il resistore di carico da A a B. Ora abbiamo i semicicli positivi nell'uscita

Quando viene applicato il semiciclo negativo della tensione di ingresso, il punto M sul secondario del trasformatore diventa negativo rispetto al punto N. Questo fa sì che il diodo $D_2$prevenuto. Quindi corrente$i_2$ scorre attraverso il resistore di carico da A a B. Ora abbiamo i semicicli positivi in ​​uscita, anche durante i semicicli negativi dell'ingresso.

Forme d'onda di CT FWR

Le forme d'onda di ingresso e di uscita del raddrizzatore a onda intera con presa centrale sono le seguenti.

Dalla figura sopra è evidente che l'output è ottenuto sia per il semiciclo positivo che per quello negativo. Si osserva anche che l'uscita attraverso il resistore di carico è insame direction per entrambi i mezzi cicli.

Tensione inversa di picco

Poiché la tensione massima attraverso la metà dell'avvolgimento secondario è $V_m$, l'intera tensione secondaria appare attraverso il diodo non conduttore. Quindi ilpeak inverse voltage è il doppio della tensione massima attraverso il semisecondario, ad es

$$PIV=2V_m$$

Svantaggi

Ci sono pochi svantaggi per un raddrizzatore a onda intera con presa centrale come:

• La posizione della maschiatura centrale è difficile
• La tensione di uscita cc è piccola
• Il PIV dei diodi dovrebbe essere alto

Il prossimo tipo di circuito raddrizzatore a onda intera è il Bridge Full wave rectifier circuit.

Raddrizzatore a ponte a onda intera

Questo è un tale circuito raddrizzatore a onda intera che utilizza quattro diodi collegati a ponte in modo non solo per produrre l'uscita durante l'intero ciclo di ingresso, ma anche per eliminare gli svantaggi del circuito raddrizzatore a onda intera a presa centrale.

Non c'è bisogno di alcuna presa centrale del trasformatore in questo circuito. Quattro diodi chiamati$D_1$, $D_2$, $D_3$ e $D_4$sono utilizzati nella costruzione di una rete del tipo a ponte in modo che due dei diodi conducano per un mezzo ciclo e due conducano per l'altro mezzo ciclo dell'alimentazione di ingresso. Il circuito di un raddrizzatore a ponte a onda intera è come mostrato nella figura seguente.

Funzionamento di un raddrizzatore a ponte a onda intera

Il raddrizzatore a onda intera con quattro diodi collegati in un circuito a ponte viene utilizzato per ottenere una migliore risposta in uscita a onda intera. Quando è dato il semiciclo positivo dell'alimentazione in ingresso, il punto P diventa positivo rispetto al puntoQ. Questo fa il diodo$D_1$ e $D_3$ in avanti prevenuto mentre $D_2$ e $D_4$di parte inversa. Questi due diodi saranno ora in serie con il resistore di carico.

La figura seguente indica questo insieme al flusso di corrente convenzionale nel circuito.

Da qui i diodi $D_1$ e $D_3$condotta durante il semiciclo positivo dell'alimentazione in ingresso per produrre l'uscita lungo il resistore di carico. Poiché due diodi funzionano per produrre l'uscita, la tensione sarà il doppio della tensione di uscita del raddrizzatore a onda intera con presa centrale.

Quando è dato il semiciclo negativo dell'alimentazione in ingresso, il punto P diventa negativo rispetto al punto Q. Questo fa il diodo$D_1$ e $D_3$ mentre polarizzato inverso $D_2$ e $D_4$prevenuto. Questi due diodi saranno ora in serie con il resistore di carico.

La figura seguente indica questo insieme al flusso di corrente convenzionale nel circuito.

Da qui i diodi $D_{2}$ e $D_{4}$condurre durante il semiciclo negativo dell'alimentazione in ingresso per produrre l'uscita lungo il resistore di carico. Anche qui due diodi lavorano per produrre la tensione di uscita. La corrente scorre nella stessa direzione del semiciclo positivo dell'ingresso.

Forme d'onda di Bridge FWR

Le forme d'onda di ingresso e di uscita del raddrizzatore a onda intera con presa centrale sono le seguenti.

Dalla figura sopra, è evidente che l'output è ottenuto sia per il semiciclo positivo che per quello negativo. Si osserva anche che l'uscita attraverso il resistore di carico è insame direction per entrambi i mezzi cicli.

Tensione inversa di picco

Ogni volta che due dei diodi sono in parallelo al secondario del trasformatore, la massima tensione secondaria ai capi del trasformatore appare sui diodi non conduttivi che formano il PIV del circuito raddrizzatore. Quindi ilpeak inverse voltage è la tensione massima attraverso l'avvolgimento secondario, ad es

$$PIV=V_m$$

Vantaggi

Ci sono molti vantaggi per un raddrizzatore a ponte a onda intera, come ad esempio:

• Non c'è bisogno di maschiatura centrale.
• La tensione di uscita cc è il doppio di quella della presa centrale FWR.
• Il PIV dei diodi è della metà di quello del maschiatore centrale FWR.
• Il design del circuito è più semplice con una migliore uscita.

Analizziamo ora le caratteristiche di un raddrizzatore a onda intera.

Analisi del raddrizzatore a onda intera

Per analizzare un circuito raddrizzatore a onda intera, assumiamo la tensione di ingresso $V_{i}$ come,

$$V_{i}=V_m \sin \omega t$$

Il corrente $i_1$ attraverso la resistenza di carico $R_L$ è dato da

$$i_1=I_m \sin \omega t \quad for \quad0 \leq \omega t \leq \pi$$

$$i_1=\quad0 \quad\quad\quad for \quad \pi \leq \omega t \leq 2\pi$$

Dove

$$I_m=\frac{V_m}{R_f+R_L}$$

$R_f$ essendo la resistenza del diodo in condizione ON.

Allo stesso modo, la corrente $i_2$ che scorre attraverso il diodo $D_2$ e il resistore di carico RL è dato da,

$$i_2=\quad\:0 \quad\quad\quad for \quad 0 \leq \omega t \leq \pi$$

$$i_2=I_m \sin \omega t \quad for \quad\pi \leq \omega t \leq 2\pi$$

La corrente totale che scorre $R_L$ è la somma delle due correnti $i_1$ e $i_2$ cioè

$$i=i_1+i_2$$

Corrente continua o media

Il valore medio della corrente di uscita che un amperometro CC indicherà è dato da

$$I_{dc}=\frac{1}{2\pi} \int_{0}^{2\pi} i_1 \:d\left ( \omega t \right )+\frac{1}{2\pi}\int_{0}^{2\pi}i_2 \:d\left ( \omega t \right )$$

$$=\frac{1}{2\pi\int_{0}^{\pi}}I_m \sin \omega t \:d\left ( \omega t \right )+0+0+$$

$$\frac{1}{2\pi} \int_{0}^{2\pi}I_m \sin \omega t\:d\left ( \omega t \right ) $$

$$=\frac{I_m}{\pi}+ \frac{I_m}{\pi} =\frac{2I_m}{\pi}=0.636I_m$$

Questo è il doppio del valore di un raddrizzatore a semionda.

Tensione di uscita CC

La tensione di uscita cc sul carico è data da

$$V_{dc}=I_{dc}\times R_L = \frac{2I_mR_L}{\pi}=0.636I_mR_L$$

Pertanto la tensione di uscita cc è il doppio di quella di un raddrizzatore a semionda.

Corrente RMS

Il valore RMS della corrente è dato da

$$I_{rms}=\left [ \frac{1}{\pi}\int_{0}^{\pi} t^2 \:d\left ( \omega t \right )\right ]^{\frac{1}{2}}$$

Poiché la corrente è delle due stesse forma nelle due metà

$$=\left [ \frac{I_{m}^{2}}{\pi} \int_{0}^{\pi }\sin^2 \omega t\:d\left ( \omega t \right )\right ]^{\frac{1}{2}}$$

$$=\frac{I_m}{\sqrt{2}}$$

Efficienza del raddrizzatore

L'efficienza del raddrizzatore è definita come

$$\eta=\frac{P_{dc}}{P_{ac}}$$

Adesso,

$$P_{dc}=\left (V_{dc} \right )^2/R_L=\left ( 2V_m/\pi \right )^2$$

E,

$$P_{ac}=\left (V_{rms} \right )^2/R_L=\left (V_m/\sqrt{2} \right )^2$$

Perciò,

$$\eta =\frac{P_{dc}}{P_{ac}}=\frac{\left (2V_m/\pi \right )^2}{\left ( V_m/\sqrt{2} \right )^2}=\frac{8}{\pi^2}$$

$$=0.812=81.2\%$$

L'efficienza del raddrizzatore può essere calcolata come segue:

La potenza di uscita CC,

$$P_{dc}=I_{dc}^{2}R_L=\frac{4I_{m}^{2}}{\pi^2}\times R_L$$

La potenza di ingresso CA,

$$P_{ac}=I_{rms}^{2}\left (R_f+R_L \right )=\frac{I_{m}^{2}}{2}\left ( R_f+R_L \right )$$

Perciò,

$$\eta=\frac{4I_{m}^{2}R_L/\pi^2}{I_{m}^{2}\left ( R_f+R_L \right )/2}=\frac{8}{\pi^2}\frac{R_L}{\left ( R_f+R_L \right )}$$

$$=\frac{0.812}{\left \{ 1+\left ( R_f/R_L \right ) \right \}}$$

Pertanto, l'efficienza percentuale è

$$=\frac{0.812}{ 1+\left ( R_f+R_L \right )}$$

$$=81.2\% \quad if\: R_f=0$$

Pertanto, un raddrizzatore a onda intera ha un'efficienza doppia rispetto a un raddrizzatore a semionda.

Fattore di ondulazione

Il fattore di forma della tensione di uscita rettificata di un raddrizzatore a onda intera è dato da

$$F=\frac{I_{rms}}{I_{dc}}=\frac{I_m/\sqrt{2}}{2I_m/\pi}=1.11$$

Il fattore di ondulazione $\gamma$ è definito come (utilizzando la teoria dei circuiti CA)

$$\gamma =\left [ \left ( \frac{I_{rms}}{I_{dc}} \right )-1 \right ]^{\frac{1}{2}}=\left ( F^2 -1\right )^{\frac{1}{2}}$$

$$=\left [ \left ( 1.11 \right )^2 -1\right ]^\frac{1}{2}=0.48$$

Questo è un grande miglioramento rispetto al fattore di ondulazione del raddrizzatore a semionda che era 1,21

Regolamento

La tensione di uscita cc è data da

$$V_{dc}=\frac{2I_mR_L}{\pi}=\frac{2V_mR_L}{\pi\left ( R_f+R_L \right )}$$

$$=\frac{2V_m}{\pi}\left [ 1-\frac{R_f}{R_f+R_L} \right ]=\frac{2V_m}{\pi}-I_{dc}R_f$$

Fattore di utilizzo del trasformatore

Il TUF di un raddrizzatore a semionda è 0,287

Ci sono due avvolgimenti secondari in un raddrizzatore a presa centrale e quindi il TUF del raddrizzatore a onda intera con presa centrale è

$$\left ( TUF \right )_{avg}=\frac{P_{dc}}{V-A\:rating\:of\:a\:transformer}$$

$$=\frac{\left ( TUF \right )_p+\left ( TUF \right )_s+\left ( TUF \right )_s}{3}$$

$$=\frac{0.812+0.287+0.287}{3}=0.693$$

Half-Wave vs Full-Wave Raddrizzatore

Dopo aver esaminato tutti i valori dei diversi parametri del raddrizzatore a onda intera, proviamo solo a confrontare e contrastare le caratteristiche dei raddrizzatori a semionda e a onda intera.

Termini	Raddrizzatore a mezza onda	FWR con maschiatura centrale	Bridge FWR
Numero di diodi	$1$	$2$	$4$
Toccando il trasformatore	$No$	$Yes$	$No$
Tensione inversa di picco	$V_m$	$2V_m$	$V_m$
Massima efficienza	$40.6\%$	$81.2\%$	$81.2\%$
Corrente media / cc	$I_m/\pi$	$2I_m/\pi$	$2I_m/\pi$
Tensione continua	$V_m/\pi$	$2V_m/\pi$	$2V_m/\pi$
Corrente RMS	$I_m/2$	$I_m/\sqrt{2}$	$I_m/\sqrt{2}$
Fattore di ondulazione	$1.21$	$0.48$	$0.48$
Frequenza di uscita	$f_{in}$	$2f_{in}$	$2f_{in}$

Lo schema a blocchi dell'alimentatore spiega chiaramente che è necessario un circuito filtro dopo il circuito raddrizzatore. Un raddrizzatore aiuta a convertire una corrente alternata pulsante in corrente continua, che scorre solo in una direzione. Fino ad ora, abbiamo visto diversi tipi di circuiti raddrizzatori.

Le uscite di tutti questi circuiti raddrizzatori contengono un fattore di ondulazione. Abbiamo anche osservato che il fattore di ondulazione di un raddrizzatore a semionda è maggiore di quello di un raddrizzatore a onda intera.

Perché abbiamo bisogno di filtri?

L'ondulazione nel segnale denota la presenza di qualche componente AC. Questo componente CA deve essere completamente rimosso per ottenere un output CC puro. Quindi, abbiamo bisogno di un circuito chesmoothens l'uscita rettificata in un segnale cc puro.

UN filter circuit è quello che rimuove la componente ca presente nell'uscita rettificata e consente alla componente cc di raggiungere il carico.

La figura seguente mostra la funzionalità di un circuito di filtraggio.

Un circuito del filtro è costruito utilizzando due componenti principali, induttore e condensatore. Lo abbiamo già studiato nel tutorial di Basic Electronics

• Un induttore lo consente dc e blocchi ac.

• Un condensatore lo consente ac e blocchi dc.

Proviamo a costruire alcuni filtri, utilizzando questi due componenti.

Filtro induttore in serie

Poiché un induttore consente cc e blocca ca, viene chiamato un filtro Series Inductor Filterpuò essere costruito collegando l'induttore in serie, tra il raddrizzatore e il carico. La figura seguente mostra il circuito di un filtro induttore in serie.

L'uscita raddrizzata quando passa attraverso questo filtro, l'induttore blocca i componenti CA presenti nel segnale, in modo da fornire una CC pura. Questo è un semplice filtro primario.

Filtro condensatore shunt

Poiché un condensatore lascia passare la corrente alternata e blocca la corrente continua, un filtro chiamato Shunt Capacitor Filter può essere costruito utilizzando un condensatore, collegato in shunt, come mostrato nella figura seguente.

L'uscita raddrizzata quando passa attraverso questo filtro, i componenti CA presenti nel segnale vengono messi a terra attraverso il condensatore che consente componenti CA. Le restanti componenti cc presenti nel segnale vengono raccolte in uscita.

I tipi di filtro sopra discussi sono costruiti utilizzando un induttore o un condensatore. Ora proviamo a usarli entrambi per creare un filtro migliore. Questi sono filtri combinatori.

Filtro LC

Un circuito di filtro può essere costruito utilizzando sia l'induttore che il condensatore per ottenere un'uscita migliore dove possono essere utilizzate le efficienze sia dell'induttore che del condensatore. La figura seguente mostra lo schema del circuito di un filtro LC.

L'uscita raddrizzata quando fornita a questo circuito, l'induttore consente ai componenti cc di attraversarlo, bloccando i componenti ca nel segnale. Ora, da quel segnale, pochi componenti CA in più, se presenti, vengono messi a terra in modo da ottenere un'uscita CC pura.

Questo filtro è anche chiamato come Choke Input Filterquando il segnale di ingresso entra per la prima volta nell'induttore. L'output di questo filtro è migliore dei precedenti.

Π- Filtro (filtro Pi)

Questo è un altro tipo di circuito del filtro che è molto comunemente usato. Ha un condensatore al suo ingresso e quindi è anche chiamatoCapacitor Input Filter. Qui, due condensatori e un induttore sono collegati sotto forma di rete a forma di π. Un condensatore in parallelo, quindi un induttore in serie, seguito da un altro condensatore in parallelo forma questo circuito.

Se necessario, a questo possono essere aggiunte anche più sezioni identiche, a seconda delle esigenze. La figura seguente mostra un circuito per$\pi$ filtro (Pi-filter).

Lavoro di un filtro Pi

In questo circuito, abbiamo un condensatore in parallelo, quindi un induttore in serie, seguito da un altro condensatore in parallelo.

• Capacitor C₁- Questo condensatore di filtro offre un'elevata reattanza al segnale CC e una bassa reattanza al segnale CA. Dopo aver messo a terra i componenti CA presenti nel segnale, il segnale passa all'induttore per un'ulteriore filtrazione.

• Inductor L- Questo induttore offre una bassa reattanza ai componenti in corrente continua, mentre blocca i componenti in corrente alternata se ce ne sono riusciti a passare, attraverso il condensatore C ₁ .

• Capacitor C₂ - Ora il segnale viene ulteriormente addolcito utilizzando questo condensatore in modo da consentire qualsiasi componente CA presente nel segnale, che l'induttore non è riuscito a bloccare.

In questo modo, otteniamo l'uscita CC pura desiderata al carico.

La fase successiva e ultima prima del carico, in un sistema di alimentazione è la parte del regolatore. Cerchiamo ora di capire cos'è un regolatore e cosa fa.

La parte dell'elettronica che si occupa del controllo e della conversione dell'energia elettrica può essere definita come Power Electronics. Un regolatore è un dispositivo importante quando si tratta di elettronica di potenza in quanto controlla la potenza in uscita.

Necessità di un regolatore

Affinché un alimentatore produca una tensione di uscita costante, indipendentemente dalle variazioni della tensione di ingresso o dalle variazioni della corrente di carico, è necessario un regolatore di tensione.

UN voltage regulatorè un tale dispositivo che mantiene costante la tensione di uscita, invece di qualsiasi tipo di fluttuazioni nella tensione di ingresso applicata o eventuali variazioni di corrente, assorbite dal carico. L'immagine seguente dà un'idea di come appare un pratico erogatore.

Tipi di regolatori

I regolatori possono essere classificati in diverse categorie, a seconda del loro funzionamento e del tipo di connessione.

Depending upon the type of regulation, i regolatori si dividono principalmente in due tipi, ovvero regolatori di linea e di carico.

• Line Regulator - Il regolatore che regola la tensione di uscita in modo che sia costante, nonostante le variazioni della linea di ingresso, si chiama as Line regulator.

• Load Regulator - Il regolatore che regola la tensione di uscita in modo che sia costante, nonostante le variazioni di carico in uscita, viene chiamato come Load regulator.

Depending upon the type of connection, ci sono due tipi di regolatori di tensione. Loro sono

• Regolatore di tensione in serie
• Regolatore di tensione shunt

La loro disposizione in un circuito sarà proprio come nelle figure seguenti.

Diamo uno sguardo ad altri importanti tipi di regolatori.

Regolatore di tensione Zener

Un regolatore di tensione Zener è uno che utilizza il diodo Zener per regolare la tensione di uscita. Abbiamo già discusso i dettagli riguardanti il ​​diodo Zener nel tutorial ELETTRONICA DI BASE.

Quando il diodo Zener viene azionato nel guasto o Zener region, la tensione ai suoi capi è sostanzialmente constant per un large change of currentattraverso esso. Questa caratteristica rende il diodo Zener agood voltage regulator.

La figura seguente mostra un'immagine di un semplice regolatore Zener.

La tensione di ingresso applicata $V_i$ quando aumentato oltre la tensione Zener $V_z$, quindi il diodo Zener opera nella regione di guasto e mantiene una tensione costante attraverso il carico. Il resistore limitatore di serie$R_s$ limita la corrente di ingresso.

Funzionamento del regolatore di tensione Zener

Il diodo Zener mantiene costante la tensione ai suoi capi nonostante le variazioni di carico e le fluttuazioni della tensione di ingresso. Possiamo quindi considerare 4 casi per comprendere il funzionamento di un regolatore di tensione Zener.

Case 1 - Se la corrente di carico $I_L$ aumenta, quindi la corrente attraverso il diodo Zener $I_Z$ diminuisce per mantenere la corrente attraverso il resistore in serie $R_S$costante. La tensione di uscita Vo dipende dalla tensione di ingresso Vi e dalla tensione ai capi del resistore in serie$R_S$.

Questo può essere scritto come

$$V_o=V_{in}-IR_{s}$$

Dove $I$è costante. Perciò,$V_o$ rimane anche costante.

Case 2 - Se la corrente di carico $I_L$ diminuisce, quindi la corrente attraverso il diodo Zener $I_Z$ aumenta, come la corrente $I_S$attraverso la resistenza in serie RS rimane costante. Sebbene l'attuale$I_Z$ attraverso l'incremento del diodo Zener mantiene una tensione di uscita costante $V_Z$, che mantiene costante la tensione di carico.

Case 3 - Se la tensione di ingresso $V_i$ aumenta, quindi la corrente $I_S$tramite la resistenza in serie RS aumenta. Ciò aumenta la caduta di tensione attraverso il resistore, ad es$V_S$aumenta. Sebbene la corrente attraverso il diodo Zener$I_Z$ aumenta con questo, la tensione attraverso il diodo Zener $V_Z$ rimane costante, mantenendo costante la tensione di carico in uscita.

Case 4 - Se la tensione di ingresso diminuisce, la corrente attraverso il resistore in serie diminuisce il che rende la corrente attraverso il diodo Zener $I_Z$diminuisce. Ma il diodo Zener mantiene costante la tensione di uscita grazie alle sue proprietà.

Limitazioni del regolatore di tensione Zener

Ci sono alcune limitazioni per un regolatore di tensione Zener. Sono -

• È meno efficiente per correnti di carico pesanti.
• L'impedenza Zener influisce leggermente sulla tensione di uscita.

Quindi un regolatore di tensione Zener è considerato efficace per applicazioni a bassa tensione. Ora, esaminiamo gli altri tipi di regolatori di tensione, realizzati utilizzando i transistor.

Regolatore di tensione in serie a transistor

Questo regolatore ha un transistor in serie al regolatore Zener ed entrambi in parallelo al carico. Il transistor funziona come un resistore variabile che regola la sua tensione di collettore emettitore per mantenere costante la tensione di uscita. La figura seguente mostra il regolatore di tensione in serie a transistor.

Con le condizioni operative di ingresso, la corrente attraverso la base del transistor cambia. Ciò influenza la tensione attraverso la giunzione base-emettitore del transistor$V_{BE}$. La tensione di uscita è mantenuta dalla tensione Zener$V_Z$che è costante. Poiché entrambi vengono mantenuti uguali, qualsiasi variazione dell'alimentazione in ingresso è indicata dalla variazione della tensione di base dell'emettitore$V_{BE}$.

Quindi la tensione di uscita Vo può essere intesa come

$$V_O=V_Z+V_{BE}$$

Funzionamento del regolatore di tensione in serie a transistor

Il funzionamento di un regolatore di tensione in serie deve essere considerato per le variazioni di ingresso e di carico. Se la tensione di ingresso viene aumentata, aumenta anche la tensione di uscita. Ma questo a sua volta crea la tensione attraverso la giunzione di base del collettore$V_{BE}$ diminuire, come la tensione Zener $V_Z$rimane costante. La conduzione diminuisce all'aumentare della resistenza attraverso la regione del collettore dell'emettitore. Ciò aumenta ulteriormente la tensione attraverso la giunzione del collettore-emettitore VCE riducendo così la tensione di uscita$V_O$. Questo sarà simile quando la tensione di ingresso diminuisce.

Quando si verificano i cambiamenti di carico, il che significa che se la resistenza del carico diminuisce, aumentando la corrente di carico $I_L$, la tensione di uscita $V_O$ diminuisce, aumentando la tensione di base dell'emettitore $V_{BE}$.

Con l'aumento della tensione di base dell'emettitore $V_{BE}$la conduzione aumenta riducendo la resistenza del collettore dell'emettitore. Questo a sua volta aumenta la corrente di ingresso che compensa la diminuzione della resistenza di carico. Questo sarà simile quando la corrente di carico aumenta.

Limitazioni del regolatore di tensione in serie a transistor

I regolatori di tensione serie transistor hanno le seguenti limitazioni:

• Le tensioni $V_{BE}$ e $V_Z$ sono influenzati dall'aumento della temperatura.
• Non è possibile una buona regolazione per correnti elevate.
• La dissipazione di potenza è elevata.
• La dissipazione di potenza è elevata.
• Meno efficiente.

Per ridurre al minimo queste limitazioni, viene utilizzato il regolatore di shunt a transistor.

Regolatore di tensione shunt a transistor

Un circuito regolatore di shunt a transistor è formato collegando un resistore in serie all'ingresso e un transistor la cui base e collettore sono collegati da un diodo Zener che regola, entrambi in parallelo al carico. La figura seguente mostra lo schema del circuito di un regolatore shunt a transistor.

Funzionamento del regolatore di tensione shunt a transistor

Se la tensione di ingresso aumenta, il $V_{BE}$ e $V_O$viene anche aumentato. Ma questo accade inizialmente. In realtà quando$V_{in}$ aumenta, la corrente $I_{in}$aumenta anche. Questa corrente quando scorre attraverso RS, provoca una caduta di tensione$V_S$ attraverso il resistore in serie, che viene anche aumentato con $V_{in}$. Ma questo fa$V_o$diminuire. Ora questa diminuzione in$V_o$compensa l'aumento iniziale mantenendolo costante. Quindi$V_o$è mantenuto costante. Se invece la tensione di uscita diminuisce, avviene il contrario.

Se la resistenza di carico diminuisce, dovrebbe esserci una diminuzione della tensione di uscita $V_o$. La corrente attraverso il carico aumenta. Ciò fa diminuire la corrente di base e la corrente di collettore del transistor. La tensione attraverso il resistore in serie diventa bassa, poiché la corrente scorre pesantemente. La corrente in ingresso sarà costante.

La tensione di uscita visualizzata sarà la differenza tra la tensione applicata $V_i$ e la caduta di tensione in serie $V_s$. Quindi la tensione di uscita verrà aumentata per compensare la diminuzione iniziale e quindi mantenuta costante. Il contrario accade se la resistenza al carico aumenta.

Regolatori IC

I regolatori di tensione sono ora disponibili sotto forma di circuiti integrati (CI). Questi sono in breve chiamati come regolatori IC.

Insieme alla funzionalità di un normale regolatore, un regolatore IC ha proprietà come compensazione termica, protezione da cortocircuito e protezione da sovratensioni che sono integrate nel dispositivo.

Tipi di regolatori IC

I regolatori IC possono essere dei seguenti tipi:

• Regolatori di tensione positiva fissa
• Regolatori di tensione negativi fissi
• Regolatori di tensione regolabili
• Regolatori di tensione a doppia traccia

Vediamoli ora in dettaglio.

Regolatore di tensione positiva fissa

L'uscita di questi regolatori è fissata a un valore specifico ei valori sono positivi, il che significa che la tensione di uscita fornita è una tensione positiva.

La serie più utilizzata è la serie 7800 e gli IC saranno come IC 7806, IC 7812 e IC 7815 ecc. Che forniscono rispettivamente + 6v, + 12v e + 15v come tensioni di uscita. La figura seguente mostra l'IC 7810 collegato per fornire una tensione di uscita regolata positiva fissa di 10 V.

Nella figura sopra, il condensatore di ingresso $C_1$ viene utilizzato per prevenire oscillazioni indesiderate e il condensatore di uscita $C_2$ funge da filtro di linea per migliorare la risposta ai transienti.

Regolatore di tensione negativa fissa

L'uscita di questi regolatori è fissata a un valore specifico ei valori sono negativi, il che significa che la tensione di uscita fornita è una tensione negativa.

La serie più utilizzata è la serie 7900 e gli IC saranno come IC 7906, IC 7912 e IC 7915 ecc. Che forniscono rispettivamente -6v, -12v e -15v come tensioni di uscita. La figura seguente mostra l'IC 7910 collegato per fornire una tensione di uscita regolata negativa fissa di 10 V.

Nella figura sopra, il condensatore di ingresso $C_1$ viene utilizzato per prevenire oscillazioni indesiderate e il condensatore di uscita $C_2$ funge da filtro di linea per migliorare la risposta ai transienti.

Regolatori di tensione regolabili

Un regolatore di tensione regolabile ha tre terminali IN, OUT e ADJ. I terminali di ingresso e uscita sono comuni mentre il terminale regolabile è dotato di un resistore variabile che consente all'uscita di variare in un ampio intervallo.

La figura sopra mostra un alimentatore non regolato che pilota un regolatore IC regolabile LM 317 che è comunemente usato. L'LM 317 è un regolatore di tensione regolabile positivo a tre terminali e può fornire 1,5 A di corrente di carico su un intervallo di uscita regolabile da 1,25 V a 37 V.

Regolatori di tensione a doppia traccia

Quando sono necessarie tensioni di alimentazione separate, viene utilizzato un regolatore a doppia traccia. Questi forniscono tensioni di uscita positive e negative uguali. Ad esempio, l'IC RC4195 fornisce uscite CC di + 15v e -15v. Ciò richiede due tensioni di ingresso non regolate, ad esempio l'ingresso positivo può variare da + 18v a + 30v e l'ingresso negativo può variare da -18v a -30v.

L'immagine sopra mostra un regolatore IC RC4195 a doppio tracciamento. Sono disponibili anche i regolatori a doppia virata regolabili le cui uscite variano tra due limiti nominali.

Gli argomenti trattati fino ad ora rappresentano diverse sezioni dell'alimentatore. Tutte queste sezioni insieme formano il fileLinear Power Supply. Questo è il metodo convenzionale per ottenere CC dall'alimentazione CA in ingresso.

Alimentazione lineare

Il Linear Power Supply (LPS) è l'alimentatore regolato che dissipa molto calore nel resistore in serie per regolare la tensione di uscita che ha un basso ripple e basso rumore. Questo LPS ha molte applicazioni.

Un alimentatore lineare richiede dispositivi semiconduttori più grandi per regolare la tensione di uscita e genera più calore con conseguente minore efficienza energetica. Gli alimentatori lineari hanno tempi di risposta ai transienti fino a 100 volte più veloci degli altri, il che è molto importante in alcune aree specializzate.

Vantaggi di LPS

• L'alimentazione è continua.
• Il circuito è semplice.
• Questi sono sistemi affidabili.
• Questo sistema risponde dinamicamente alle modifiche di carico.
• Le resistenze del circuito vengono modificate per regolare la tensione di uscita.
• Poiché i componenti operano in una regione lineare, il rumore è basso.
• L'ondulazione è molto bassa nella tensione di uscita.

Svantaggi di LPS

• I trasformatori utilizzati sono più pesanti e grandi.
• La dissipazione del calore è maggiore.
• L'efficienza dell'alimentatore lineare è dal 40 al 50%
• La potenza viene sprecata sotto forma di calore nei circuiti LPS.
• Si ottiene una singola tensione di uscita.

Abbiamo già esaminato diverse parti di un alimentatore lineare. Lo schema a blocchi di un alimentatore lineare è mostrato nella figura seguente.

Nonostante gli svantaggi di cui sopra, gli alimentatori lineari sono ampiamente utilizzati in amplificatori a basso rumore, apparecchiature di prova, circuiti di controllo. Inoltre, vengono utilizzati anche nell'acquisizione dei dati e nell'elaborazione del segnale.

Tutti i sistemi di alimentazione che necessitano di una regolazione semplice e dove l'efficienza non è un problema, vengono utilizzati i circuiti LPS. Poiché il rumore elettrico è inferiore, l'LPS viene utilizzato per alimentare circuiti analogici sensibili. Ma per superare gli svantaggi del sistema di alimentazione lineare, viene utilizzato l'alimentatore switching (SMPS).

Alimentatore switching (SMPS)

Gli svantaggi di LPS come una minore efficienza, la necessità di condensatori di grande valore per ridurre le ondulazioni e trasformatori pesanti e costosi ecc. Sono superati dall'implementazione di Switched Mode Power Supplies.

Il funzionamento di SMPS si comprende semplicemente sapendo che il transistor utilizzato in LPS viene utilizzato per controllare la caduta di tensione mentre il transistor in SMPS viene utilizzato come controlled switch.

Lavorando

Il funzionamento di SMPS può essere compreso dalla figura seguente.

Cerchiamo di capire cosa succede in ogni fase del circuito SMPS.

Fase di input

Il segnale di alimentazione in ingresso AC 50 Hz viene fornito direttamente alla combinazione del circuito del raddrizzatore e del filtro senza utilizzare alcun trasformatore. Questa uscita avrà molte variazioni e il valore di capacità del condensatore dovrebbe essere più alto per gestire le fluttuazioni di ingresso. Questa corrente continua non regolamentata viene fornita alla sezione di commutazione centrale di SMPS.

Sezione di commutazione

In questa sezione viene impiegato un dispositivo di commutazione rapida come un transistor di potenza o un MOSFET, che si accende e si spegne a seconda delle variazioni e questa uscita è assegnata al primario del trasformatore presente in questa sezione. I trasformatori utilizzati qui sono molto più piccoli e leggeri a differenza di quelli utilizzati per l'alimentazione a 60 Hz. Questi sono molto efficienti e quindi il rapporto di conversione della potenza è più alto.

Fase di uscita

Il segnale di uscita dalla sezione di commutazione viene nuovamente raddrizzato e filtrato, per ottenere la tensione CC richiesta. Questa è una tensione di uscita regolata che viene quindi fornita al circuito di controllo, che è un circuito di feedback. L'uscita finale si ottiene dopo aver considerato il segnale di feedback.

Unità di controllo

Questa unità è il circuito di feedback che ha molte sezioni. Cerchiamo di avere una chiara comprensione di questo dalla figura seguente.

La figura sopra spiega le parti interne di un'unità di controllo. Il sensore di uscita rileva il segnale e lo unisce alla centralina. Il segnale è isolato dall'altra sezione in modo che eventuali picchi improvvisi non dovrebbero influenzare il circuito. Una tensione di riferimento viene fornita come un ingresso insieme al segnale all'amplificatore di errore che è un comparatore che confronta il segnale con il livello di segnale richiesto.

Controllando la frequenza di taglio viene mantenuto il livello di tensione finale. Questo viene controllato confrontando gli ingressi dati all'amplificatore di errore, la cui uscita aiuta a decidere se aumentare o diminuire la frequenza di taglio. L'oscillatore PWM produce una frequenza fissa PWM standard.

Possiamo avere un'idea migliore sul funzionamento completo di SMPS guardando la figura seguente.

L'SMPS viene utilizzato principalmente dove la commutazione delle tensioni non è affatto un problema e dove l'efficienza del sistema è davvero importante. Ci sono pochi punti che devono essere notati riguardo a SMPS. Loro sono

• Il circuito SMPS viene azionato tramite commutazione e quindi le tensioni variano continuamente.

• Il dispositivo di commutazione funziona in modalità saturazione o taglio.

• La tensione di uscita è controllata dal tempo di commutazione del circuito di feedback.

• Il tempo di commutazione viene regolato regolando il ciclo di lavoro.

• L'efficienza di SMPS è elevata perché, invece di dissipare la potenza in eccesso sotto forma di calore, cambia continuamente il suo ingresso per controllare l'uscita.

Svantaggi

Ci sono pochi svantaggi in SMPS, come

• Il rumore è presente a causa della commutazione ad alta frequenza.
• Il circuito è complesso.
• Produce interferenze elettromagnetiche.

Vantaggi

I vantaggi di SMPS includono,

• L'efficienza va dall'80 al 90%
• Meno generazione di calore; meno spreco di energia.
• Feedback armonico ridotto nella rete di alimentazione.
• Il dispositivo è compatto e di piccole dimensioni.
• Il costo di produzione è ridotto.
• Predisposizione per fornire il numero di tensioni richiesto.

Applicazioni

Esistono molte applicazioni di SMPS. Sono utilizzati nella scheda madre di computer, caricabatterie per telefoni cellulari, misurazioni HVDC, caricabatterie, distribuzione centrale di alimentazione, veicoli a motore, elettronica di consumo, laptop, sistemi di sicurezza, stazioni spaziali, ecc.

Tipi di SMPS

SMPS è il circuito di alimentazione in modalità commutata progettato per ottenere la tensione di uscita CC regolata da una tensione CC o CA non regolata. Esistono quattro tipi principali di SMPS come

• Convertitore da DC a DC
• Convertitore da CA a CC
• Convertitore fly back
• Convertitore in avanti

La parte di conversione da CA a CC nella sezione di ingresso fa la differenza tra il convertitore da CA a CC e il convertitore da CC a CC. Il convertitore Fly back viene utilizzato per applicazioni a bassa potenza. Inoltre ci sono convertitore buck e convertitore boost nei tipi SMPS che riducono o aumentano la tensione di uscita a seconda dei requisiti. L'altro tipo di SMPS include convertitore fly-back auto-oscillante, convertitore buck-boost, Cuk, Sepic, ecc.