Bộ chỉnh lưu
AC và DC là hai thuật ngữ thường xuyên mà bạn gặp phải khi nghiên cứu dòng điện tích. Alternating Current (AC)có thuộc tính thay đổi trạng thái liên tục. Ví dụ, nếu chúng ta xem xét một sóng hình sin, dòng điện chạy theo một hướng trong nửa chu kỳ dương và theo hướng ngược lại trong nửa chu kỳ âm. Mặt khác,Direct Current (DC) chỉ chảy theo một hướng.
Một mạch điện tử, tạo ra tín hiệu DC hoặc tín hiệu DC xung, khi tín hiệu AC được áp dụng cho nó được gọi là rectifier. Chương này thảo luận chi tiết về bộ chỉnh lưu dựa trên op-amp.
Các loại chỉnh lưu
Bộ chỉnh lưu được phân thành hai loại: Half wave rectifier và Full wave rectifier. Phần này thảo luận chi tiết về hai loại này.
Bộ chỉnh lưu nửa sóng
A half wave rectifier là bộ chỉnh lưu tạo ra nửa chu kỳ dương ở đầu ra trong một nửa chu kỳ của đầu vào và đầu ra bằng không cho nửa chu kỳ còn lại của đầu vào.
Các circuit diagram của một bộ chỉnh lưu nửa sóng được thể hiện trong hình sau.
Quan sát sơ đồ mạch của bộ chỉnh lưu nửa sóng như hình trên trông giống như một bộ khuếch đại đảo, có thêm hai điốt D 1 và D 2 .
Các working của mạch chỉnh lưu nửa sóng được trình bày ở trên được giải thích dưới đây
Cho positive half cyclecủa đầu vào hình sin, đầu ra của op-amp sẽ là âm. Do đó, diode D 1 sẽ được phân cực thuận.
Khi diode D 1 phân cực thuận, điện áp đầu ra của op-amp sẽ là -0,7 V. Vì vậy, diode D 2 sẽ được phân cực ngược. Vì thếoutput voltage của đoạn mạch trên là zero vôn.
Do đó, có no (zero) output của bộ chỉnh lưu nửa sóng cho nửa chu kỳ dương của đầu vào hình sin.
Cho negative half cyclecủa đầu vào hình sin, đầu ra của op-amp sẽ là số dương. Do đó, các điốt D 1 và D 2 sẽ được phân cực ngược và phân cực thuận tương ứng. Vì vậy, điện áp đầu ra của mạch trên sẽ là -
$$ V_0 = - \ left (\ frac {R_f} {R_1} \ right) V_1 $$
Do đó, đầu ra của bộ chỉnh lưu nửa sóng sẽ là positive half cycle cho nửa chu kỳ âm của đầu vào hình sin.
Dạng sóng
Các input và output waveforms của bộ chỉnh lưu nửa sóng được hiển thị trong hình sau
Như bạn có thể thấy từ đồ thị trên, sơ đồ mạch chỉnh lưu nửa sóng mà chúng ta đã thảo luận sẽ tạo ra positive half cycles cho nửa chu kỳ âm của đầu vào hình sin và đầu ra bằng không cho nửa chu kỳ dương của đầu vào hình sin
Bộ chỉnh lưu toàn sóng
A full wave rectifier tạo ra nửa chu kỳ dương ở đầu ra cho cả hai nửa chu kỳ của đầu vào.
Các circuit diagram của bộ chỉnh lưu toàn sóng được thể hiện trong hình sau:
Sơ đồ mạch trên bao gồm hai op-amps, hai điốt, D 1 & D 2 và năm điện trở, R 1 đến R 5 . Cácworking của mạch chỉnh lưu toàn sóng được hiển thị ở trên được giải thích dưới đây:
Cho positive half cyclecủa đầu vào hình sin, đầu ra của op-amp đầu tiên sẽ là âm. Do đó, điốt D 1 và D 2 sẽ được phân cực thuận và phân cực ngược tương ứng.
Sau đó, điện áp đầu ra của op-amp đầu tiên sẽ là -
$$ V_ {01} = - \ left (\ frac {R_2} {R_1} \ right) V_i $$
Quan sát rằng đầu ra của op-amp thứ nhất được kết nối với điện trở R 4 , được kết nối với đầu nối nghịch lưu của op-amp thứ hai. Điện áp hiện tại tại cực không nghịch đảo của op-amp thứ hai là 0 V. Vì vậy, op-amp thứ hai có điện trở, R 4 và R 4 hoạt động như mộtinverting amplifier.
Điện áp đầu ra của op-amp thứ hai sẽ là
$$ V_0 = - \ left (\ frac {R_5} {R_4} \ right) V_ {01} $$
Substituting giá trị của $ V_ {01} $ trong phương trình trên, chúng ta nhận được -
$$ => V_ {0} = - \ left (\ frac {R_5} {R_4} \ right) \ left \ {- \ left (\ frac {R_2} {R_1} \ right) V_ {i} \ right \ } $$
$$ => V_ {0} = \ left (\ frac {R_2R_5} {R_1R_4} \ right) V_ {i} $$
Do đó, đầu ra của bộ chỉnh lưu toàn sóng sẽ là nửa chu kỳ dương đối với positive half cyclecủa một đầu vào hình sin. Trong trường hợp này, mức tăng của đầu ra là $ \ frac {R_2R_5} {R_1R_4} $. Nếu chúng ta coi $ R_ {1} = R_ {2} = R_ {4} = R_ {5} = R $, thì mức tăng của đầu ra sẽ là một.
Cho negative half cyclecủa đầu vào hình sin, đầu ra của op-amp đầu tiên sẽ là số dương. Do đó, điốt D 1 và D 2 sẽ được phân cực ngược và phân cực thuận tương ứng.
Điện áp đầu ra của op-amp đầu tiên sẽ là -
$$ V_ {01} = - \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) V_ {i} $$
Đầu ra của op-amp đầu tiên được kết nối trực tiếp với đầu cuối không đảo ngược của op-amp thứ hai. Bây giờ, op-amp thứ hai có điện trở, R 4 và R 5 hoạt động như mộtnon-inverting amplifier.
Điện áp đầu ra của op-amp thứ hai sẽ là -
$$ V_ {0} = \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) V_ {01} $$
Substituting giá trị của $ V_ {01} $ trong phương trình trên, chúng tôi nhận được
$$ => V_ {0} = \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) \ left \ {- \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) V_ {i} \ right \} $$
$$ => V_ {0} = - \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) V_ {i} $$
Do đó, đầu ra của bộ chỉnh lưu toàn sóng sẽ là positive half cyclecho nửa chu kỳ âm của đầu vào hình sin cũng vậy. Trong trường hợp này, mức độ khuếch đại của đầu ra là $ \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) $. Nếu chúng ta coi $ R_ {1} = 2R_ {3} = R_ {4} = R_ {5} = R $ thì mức tăng của đầu ra sẽ làone.
Các input và output waveforms của một bộ chỉnh lưu toàn sóng được hiển thị trong hình sau
Như bạn thấy trong hình trên, sơ đồ mạch chỉnh lưu sóng đầy đủ mà chúng tôi xem xét sẽ chỉ tạo ra positive half cycles cho cả nửa chu kỳ dương và âm của đầu vào hình sin.