Ограничитель и умножитель напряжения

Наряду с цепями формирования сигнала, такими как ограничители и фиксаторы, диоды используются для построения других цепей, таких как ограничители и умножители напряжения, которые мы обсудим в этой главе. У диодов есть еще одно важное применение, известное как выпрямители, о котором мы поговорим позже.

Ограничители

Другое название, которое мы часто встречаем при использовании этих машинок для стрижки и зажима, - это схема ограничителя. Аlimiter Схема может пониматься как такая, которая ограничивает выходное напряжение от превышения заранее определенного значения.

Это более или менее схема ограничителя, которая не позволяет превышать указанное значение сигнала. На самом деле отсечение можно назвать крайней степенью ограничения. Следовательно, ограничение можно понимать как плавное отсечение.

На следующем изображении показаны некоторые примеры схем ограничителя -

Рабочие характеристики схемы ограничителя можно понять по ее кривой передаточной характеристики. Пример такой кривой следующий.

Нижний и верхний пределы указаны на графике, который показывает характеристики ограничителя. Выходное напряжение для такого графика можно понимать как

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

куда

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

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

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

Типы ограничителей

Есть несколько типов ограничителей, таких как

Unipolar Limiter - Эта схема ограничивает сигнал одним способом.
Bipolar Limiter - Эта схема ограничивает сигнал двумя способами.
Soft Limiter - Выходной сигнал в этой цепи может измениться даже при небольшом изменении входа.
Hard Limiter - Выходной сигнал не изменится легко при изменении входного сигнала.
Single Limiter - В этой схеме используется один диод для ограничения.
Double Limiter - В этой схеме используются два диода для ограничения.

Множители напряжения

Есть приложения, где в некоторых случаях необходимо умножить напряжение. Это легко сделать с помощью простой схемы с использованием диодов и конденсаторов. Если напряжение удвоено, такая схема называется удвоителем напряжения. Это может быть расширено, чтобы сделать Учетверитель Напряжения или Учетверитель Напряжения или так далее, чтобы получить высокие напряжения постоянного тока.

Чтобы лучше понять, давайте рассмотрим схему, которая умножает напряжение в 2 раза. Эту схему можно назвать Voltage Doubler. На следующем рисунке показана схема удвоителя напряжения.

Подаваемое входное напряжение будет сигналом переменного тока, имеющим форму синусоиды, как показано на рисунке ниже.

За работой

Схему умножителя напряжения можно понять, анализируя каждый полупериод входного сигнала. Каждый цикл заставляет диоды и конденсаторы работать по-разному. Попробуем разобраться в этом.

During the first positive half cycle- При подаче входного сигнала конденсатор $ C_ {1} $ заряжается, а диод $ D_ {1} $ смещен в прямом направлении. В то время как диод $ D_ {2} $ имеет обратное смещение, а конденсатор $ C_ {2} $ не заряжается. Это делает вывод $ V_ {0} $ равным $ V_ {m} $

Это можно понять из следующего рисунка.

Следовательно, в период от 0 до $ \ pi $ создаваемое выходное напряжение будет $ V_ {max} $. Конденсатор $ C_ {1} $ заряжается через диод с прямым смещением $ D_ {1} $ на выходе, в то время как $ C_ {2} $ не заряжается. Это напряжение появляется на выходе.

During the negative half cycle- После этого, когда наступает отрицательный полупериод, диод $ D_ {1} $ смещается в обратном направлении, а диод $ D_ {2} $ - в прямом направлении. Диод $ D_ {2} $ получает заряд через конденсатор $ C_ {2} $, который заряжается во время этого процесса. Затем ток протекает через конденсатор $ C_ {1} $, который разряжается. Это можно понять из следующего рисунка.

Следовательно, при переходе от $ \ pi $ к $ 2 \ pi $ напряжение на конденсаторе $ C_ {2} $ будет $ V_ {max} $. В то время как конденсатор $ C_ {1} $, который полностью заряжен, имеет тенденцию к разрядке. Теперь на выходе появляются напряжения от обоих конденсаторов вместе, что составляет $ 2V_ {max} $. Таким образом, выходное напряжение $ V_ {0} $ во время этого цикла составляет $ 2V_ {max} $.

During the next positive half cycle- Конденсатор $ C_ {1} $ заряжается от источника питания, а диод $ D_ {1} $ смещается вперед. Конденсатор $ C_ {2} $ удерживает заряд, так как он не находит способа разрядиться, а диод $ D_ {2} $ смещается в обратном направлении. Теперь выходное напряжение $ V_ {0} $ этого цикла получает напряжения от обоих конденсаторов, которые вместе появляются на выходе, что составляет $ 2V_ {max} $.

During the next negative half cycle- Следующий отрицательный полупериод заставляет конденсатор $ C_ {1} $ снова разряжаться от его полного заряда, а диод $ D_ {1} $ - обратное смещение, тогда как $ D_ {2} $ вперед и конденсатор $ C_ {2} $ для дальнейшей зарядки для поддержания напряжения. Теперь выходное напряжение $ V_ {0} $ этого цикла получает напряжения от обоих конденсаторов, которые вместе появляются на выходе, что составляет $ 2V_ {max} $.

Следовательно, выходное напряжение $ V_ {0} $ поддерживается равным $ 2V_ {max} $ на протяжении всей работы, что делает схему удвоителем напряжения.

Умножители напряжения в основном используются там, где требуется высокое постоянное напряжение. Например, электронно-лучевые трубки и компьютерный дисплей.

Делитель напряжения

В то время как диоды используются для увеличения напряжения, набор последовательных резисторов можно превратить в небольшую сеть для разделения напряжения. Такие сети называютсяVoltage Divider сети.

Делитель напряжения - это схема, которая преобразует большее напряжение в меньшее. Это делается с помощью резисторов, включенных последовательно. Выходные данные будут составлять часть входных. Выходное напряжение зависит от сопротивления нагрузки, которую он управляет.

Попробуем разобраться, как работает схема делителя напряжения. На рисунке ниже показан пример простой сети с делителем напряжения.

Если мы попытаемся нарисовать выражение для выходного напряжения,

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

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

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

Сравнивая оба,

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

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

Это выражение для получения значения выходного напряжения. Следовательно, выходное напряжение делится в зависимости от значений сопротивления резисторов в сети. Добавляются дополнительные резисторы, чтобы иметь разные доли разных выходных напряжений.

Давайте рассмотрим пример задачи, чтобы лучше понять делители напряжения.