Компенсація прямого падіння напруги діодного випрямляча

Я читаю «Мистецтво електроніки», і вони показують цю схему:

Він каже , що D ₁ компенсує D ₂ «S вперед крапельним шляхом надання 0.6V зміщення. Я взагалі не розумію цю схему. Чи є + 5 В зовнішнім джерелом 5 В? Як це компенсує?

Схеми , R 3 і D 1 в основному створюють зміщення 0,6 В з іншого боку конденсатора, так що позитивний хит в сигналі не повинен долати перешкоду 0,6 В. D 1 і R 3 утворюють регулятор напруги шунта. Напруга 0,6 В передається до D $R_1$$R_3$$D_1$$D_1$$R_3$$D_2$що знаходиться на межі проведення, як результат. Тож потрібен лише невеликий позитивний підйом від входу, щоб привести його до провідності. Оскільки вхід ємнісно пов'язаний, це чистий змінного струму. Її гойдалки додатково накладаються поверх напруги зміщення, що існує з іншого боку конденсатора. Джерело 5В знаходиться лише звідкись у решті ланцюга. Нічого особливого в цьому немає.

Можливо, ви можете отримати іншу точку зору, перемальовуючи ланцюг, щоб напруга падала зверху вниз. З цього погляду ми підкреслюємо, як вхід зміщений до 0,6 В, але вихід на 0,6 В нижче, ніж через падіння напруги D1. Наприклад, припустимо, що вхід створює позитивне коливання на 0,1 В. Це стає 0,7 В у верхній частині D2 (вся точка зміщення). Внизу D2 цей гойдалки знову 0,1V. D2 пропускає достатній струм, щоб у R2 було 0,1 В поперек.

Від'ємний розмах 0,1 В перетворюється на 0,5 В. Але це не може створити вихід -0,1 В у нижній частині D2; це нісенітниця, оскільки це поза нашим діапазоном поставок. 0,5В недостатньо для перенесення зміщення D2, і тому вихід на 0В, витягнутий на землю за допомогою R2, який майже не має струму, що протікає по ньому, для створення будь-якої напруги.

Призначення R1 - діяти як гнучка зв'язок для відділення опорної напруги 0,6, яка є досить жорсткою, від точки введення сигналу, яка, навпаки, повинна вільно коливатися приблизно на 0,6 В. R1 також захищає діод від коливань вхідного струму. Якщо замінити R1 дротом, він не спрацює, оскільки сигнал намагатиметься перемістити напругу у верхній частині D1, катод якого закріплений на землю. Позитивні коливання входу скидають струм через D1, зловживаючи ним. Це створює поганий вхідний опір, що призводить до неможливості генерувати потрібну напругу на або під D2.

З іншого боку, якщо R1 зростає великим, компенсація зменшується, оскільки опорна напруга здатна здійснювати менший контроль над зміщенням.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Щоб зробити його більш приємним для моделювання, зробимо конденсатор набагато більшим: 10 мкФ. Тоді ми можемо використовувати хорошу низьку частоту на зразок 1000 Гц, яка не буде дуже добре проходити через конденсатор 100 пФ на опір менше 1 К. Також давайте підключимо джерело сигналу з амплітудою 3В. Якщо запустити моделювання часової області, ви побачите, що форма сигналу виходу точно точно розрізана навпіл.

Мене застрягли в тій же схемі, і це виявило купу речей, які я не зрозумів докладно. Тож я спробую в своєму поясненні піти дуже низько. Якщо ви помітили щось не так, скажіть, будь ласка, і я виправлю. Будь ласка, прочитайте й інші відповіді, оскільки вони забезпечують дуже цінне розуміння на високому рівні.

Спочатку переконайтеся, що ви розумієте падіння напруги діода (якщо не google). Діоди "споживають" ~ 0,6-0,7 В вашого вводу, іншими словами, напруга на діоді становить ~ 0,6 В. Оскільки напруга в серії збільшується, це означає, що R3 бачить ~ 4,3 В (5 В джерела струму мінус 0,6 В діода).

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

${1\over 11}\cdot 0.6V$${10\over 11}\cdot 0.6V$

^{моделювати цю схему}

Щоб зробити це складнішим, між R1 та R2 є ще один діод. Ви можете стверджувати, що буде ще одне падіння 0,6 В через D2, а це означає, що через R1 та R2 буде 0 В кожен, тобто струм не протікає взагалі. На практиці діоди пропускають деякий струм ще до досягнення порогу 0,6 В. Якщо ви імітуєте ланцюг, вона буде обчислювати падіння лише 0,4 В зі струмом 20 мкА. Так що через сторону D2 буде проходити дуже маленький струм, тоді як більша частина струму (4300 мкА або 99,5%) проходить через D1. Але, як бачите, точка, коли SIG потрапляє в ланцюг, в обох випадках все ще буде потенціалом ~ 0,6 В.

^{моделювати цю схему}

Тепер заключна частина головоломки полягає в тому, як сигнал і 0,6 В додаються один до одного. Іншими словами, як ці дві напруги накладаються. Я пропоную прочитати, як це працює, якщо це незрозуміло, наступний короткий приклад ілюструє концепцію: Ви можете розглянути конденсатор джерелом напруги, і ви обчислити напруги для кожного джерела окремо, і додавати їх згодом.

^{моделювати цю схему}

Отже, якщо під час висхідного краю сигналу розряджається 0,1 В, потенціал напруги становитиме 0,6 В + 0,1 В, діод видаляє 0,6 В, тому на виході знову буде бачити лише 0,1 В (мінус незначні незначні напруги для неточностей).

Зовнішнє джерело 5В через R3 виробляє близько 0,6 В на аноді D1. На даний момент ігноруйте вхідний сигнал. Рівень 0,6 В на D1 передається через R1 на анод D2.

Оскільки катод D2 підключений до 0В через резистор 10k, D2 знаходиться на межі проведення - саме тут вам знадобиться для напівпристойного напівхвильового випрямлення сигналу.

Сигнал надходить на анод D2, і всі позитивні значення додатково посилять зсув прямої лінії D2, отже, позитивний півцикл сигналу передається на вихід через R2.

Оскільки D2 перебуває під час упередженого пересування вперед, будь-які негативні частини сигналу зменшать зсув вперед D2 і відключать пристрій таким чином, негативні півцикли не проходять через D2.

Правильний аналіз показав би спотворення (на вихідній формі хвилі) навколо середньої точки сигналу, але в якості першого наближення він матиме розумну схожість з точним напівхвильовим випрямлячем.