Sınırlayıcı ve Gerilim Çarpanı

Kırpıcılar ve kelepçeler gibi dalga şekillendirme devrelerinin yanı sıra, bu bölümde tartışacağımız sınırlayıcılar ve voltaj çarpanları gibi diğer devreleri inşa etmek için diyotlar kullanılır. Diyotlar ayrıca daha sonra tartışılacak olan doğrultucular olarak bilinen başka bir önemli uygulamaya sahiptir.

Sınırlayıcılar

Bu makaslardan ve kelepçelerden geçerken sıklıkla karşılaştığımız bir diğer isim de sınırlayıcı devredir. Birlimiter Devre, çıkış voltajının önceden belirlenmiş bir değeri aşmasını sınırlayan devre olarak anlaşılabilir.

Bu, sinyalin belirtilen değerinin aşılmasına izin vermeyen aşağı yukarı bir kesme devresidir. Aslında kırpma, aşırı bir sınırlama boyutu olarak adlandırılabilir. Dolayısıyla sınırlama, düzgün bir kırpma olarak anlaşılabilir.

Aşağıdaki görüntü, sınırlayıcı devrelerin bazı örneklerini göstermektedir -

Bir sınırlayıcı devrenin performansı, transfer karakteristik eğrisinden anlaşılabilir. Böyle bir eğri için bir örnek aşağıdaki gibidir.

Alt ve üst sınırlar, sınırlayıcı özelliklerini gösteren grafikte belirtilmiştir. Böyle bir grafiğin çıkış voltajı şu şekilde anlaşılabilir:

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

Nerede

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

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

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

Sınırlayıcı Türleri

Gibi birkaç sınırlayıcı türü vardır:

Unipolar Limiter - Bu devre sinyali bir şekilde sınırlar.
Bipolar Limiter - Bu devre sinyali iki şekilde sınırlar.
Soft Limiter - Bu devrede, girişte küçük bir değişiklik olsa bile çıkış değişebilir.
Hard Limiter - Çıkış, giriş sinyalindeki değişiklikle kolayca değişmeyecektir.
Single Limiter - Bu devre, sınırlama için bir diyot kullanır.
Double Limiter - Bu devre, sınırlama için iki diyot kullanır.

Gerilim Çarpanları

Bazı durumlarda voltajın çarpılması gereken uygulamalar vardır. Bu, diyotlar ve kapasitörler kullanılarak basit bir devre yardımı ile kolayca yapılabilir. Voltaj iki katına çıkarılırsa, böyle bir devreye Voltaj Katlayıcı adı verilir. Bu, yüksek DC voltajları elde etmek için bir Voltaj Tripler veya bir Voltaj Dört Katlayıcı vb. Yapmak için genişletilebilir.

Daha iyi anlamak için voltajı 2 faktörüyle çarpan bir devreyi düşünelim. Bu devre, bir Voltage Doubler. Aşağıdaki şekil bir voltaj katlayıcının devresini göstermektedir.

Uygulanan giriş voltajı, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir sinüs dalgası şeklinde olan bir AC sinyali olacaktır.

Çalışma

Voltaj çarpan devresi, giriş sinyalinin her yarım döngüsünün analiz edilmesiyle anlaşılabilir. Her döngü, diyotların ve kapasitörlerin farklı şekilde çalışmasını sağlar. Bunu anlamaya çalışalım.

During the first positive half cycle- Giriş sinyali uygulandığında, kapasitör $ C_ {1} $ şarj edilir ve $ D_ {1} $ diyotu ileriye doğru eğilir. $ D_ {2} $ diyotu ters eğilimliyken ve $ C_ {2} $ kapasitöründen herhangi bir ücret alınmaz. Bu, $ V_ {0} $ çıktısını $ V_ {m} $ yapar

Bu, aşağıdaki şekilden anlaşılabilir.

Dolayısıyla, 0 ile $ \ pi $ arasında, üretilen çıkış voltajı $ V_ {max} $ olacaktır. $ C_ {1} $ kapasitörü, çıktıyı vermek için ileri taraflı diyot $ D_ {1} $ üzerinden şarj edilirken, $ C_ {2} $ şarj edilmez. Bu voltaj çıkışta görünür.

During the negative half cycle- Bundan sonra, negatif yarı döngü geldiğinde, $ D_ {1} $ diyotu ters taraflı hale gelir ve $ D_ {2} $ diyotu ileri taraflı hale gelir. $ D_ {2} $ diyotu, bu işlem sırasında şarj edilen $ C_ {2} $ kapasitöründen şarj alır. Akım daha sonra deşarj olan $ C_ {1} $ kapasitöründen geçer. Aşağıdaki şekilden anlaşılabilir.

Dolayısıyla, $ \ pi $ ile $ 2 \ pi $ arasında, $ C_ {2} $ kapasitöründeki gerilim $ V_ {max} $ olacaktır. Tamamen dolu olan $ C_ {1} $ kapasitör deşarj olma eğilimindeyken. Şimdi, her iki kapasitörden gelen voltajlar çıkışta birlikte görünür, ki bu $ 2V_ {max} $. Dolayısıyla, bu döngü sırasında $ V_ {0} $ çıkış voltajı $ 2V_ {max} $

During the next positive half cycle- $ C_ {1} $ kondansatörü beslemeden şarj edilir ve $ D_ {1} $ diyotu öne eğimli hale gelir. $ C_ {2} $ kapasitör deşarj için bir yol bulamayacağı ve $ D_ {2} $ diyotu ters yönde eğildiği için yükü tutar. Şimdi, bu döngünün $ V_ {0} $ çıkış voltajı, çıkışta birlikte görünen her iki kapasitörden de $ 2V_ {max} $ olan voltajları alır.

During the next negative half cycle- Bir sonraki eksi yarım döngü, $ C_ {1} $ kapasitörünün tekrar tam şarjından boşalmasını ve $ D_ {1} $ diyotunun, $ D_ {2} $ ileri ve $ C_ {2} $ kapasitörünün ters önyargıya geçmesini sağlar voltajını korumak için daha fazla şarj etmek. Şimdi, bu döngünün $ V_ {0} $ çıkış voltajı, çıkışta birlikte görünen her iki kapasitörden de $ 2V_ {max} $ olan voltajları alır.

Bu nedenle, çalışma boyunca çıkış voltajı $ V_ {0} $ 2V_ {max} $ olarak tutulur ve bu da devreyi voltajı iki katına çıkarır.

Gerilim çarpanları çoğunlukla yüksek DC gerilimlerin gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Örneğin, katot ışın tüpleri ve bilgisayar ekranı.

Gerilim Bölücü

Voltajı çoğaltmak için diyotlar kullanılırken, voltajı bölmek için küçük bir ağa bir dizi seri direnç yapılabilir. Bu tür ağlar şöyle adlandırılırVoltage Divider ağlar.

Gerilim bölücü, daha büyük bir gerilimi daha küçük olana dönüştüren bir devredir. Bu, seri olarak bağlanmış dirençler kullanılarak yapılır. Çıktı, girdinin bir kısmı olacaktır. Çıkış voltajı, sürdüğü yükün direncine bağlıdır.

Bir voltaj bölücü devresinin nasıl çalıştığını öğrenmeye çalışalım. Aşağıdaki şekil, basit bir voltaj bölücü ağ örneğidir.

Çıkış voltajı için bir ifade çizmeye çalışırsak,

$$ V_ {i} = i \ sol (R_ {1} + R_ {2} \ sağ) $$

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

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

İkisini de karşılaştırarak,

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

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

Bu, çıkış voltajının değerini elde etme ifadesidir. Bu nedenle çıkış voltajı, ağdaki dirençlerin direnç değerlerine bağlı olarak bölünür. Farklı çıkış voltajlarının farklı fraksiyonlarına sahip olmak için daha fazla direnç eklenir.

Gerilim bölücüler hakkında daha fazla bilgi edinmek için örnek bir problem verelim.