Elektronikoje ištaisymas yra procesas, kurio metu lygintuvo diodas keičia kintamą viso ciklo kintamosios srovės įėjimo signalą į pusės ciklo nuolatinės srovės išėjimo signalą.

Vienas diodas ištaiso pusę bangos, o 4 diodų tinklas - ištaiso visą bangą

Šiame įraše mes analizuosime tiek pusės, tiek visos bangos diodų ištaisymo procesus ir kitas savybes, naudojant įvairias laiko funkcijas, tokias kaip sinusinė ir kvadratinė bangos. Reiškia įtampos ir srovės, kurios keičia savo dydį ir poliškumą laiko atžvilgiu.

Diodą laikysime idealiu diodu, nepaisydami silicio diodo ar germanio, kad sumažintume komplikacijų skaičiavimus. Diodą laikysime standartiniu lygintuvo diodu, turinčiu standartinius ištaisymo sugebėjimus.

Pusiau bangų ištaisymas

Paprasčiausia diagrama, rodanti diodui pritaikytą signalą, kintantį laiką, parodyta šioje diagramoje:

Čia mes galime pamatyti kintamosios srovės bangos formą, kur periodas T reiškia vieną visą bangos formos ciklą, kuris yra vidutinė dalių arba kūgų, esančių virš ir žemiau centrinės ašies, vertė arba algebrinė suma.

Šio tipo grandinė, kurioje naudojamas vienas lygintuvo diodas su kintančiu sinusiniu kintamosios srovės signalo įėjimu, kad būtų generuojamas nuolatinės srovės išėjimas, kurio vertė yra pusė įėjimo vadinamas pusiau bangos lygintuvu . Šioje grandinėje diodas vadinamas lygintuvu.

Laikotarpiu tarp kintamosios srovės bangos formos t = 0 → T / 2, įtampos vi poliškumas sukuria „slėgį“ kryptimi, kaip parodyta toliau pateiktoje diagramoje. Tai leidžia diodui įjungti ir atlikti poliškumą, kaip nurodyta tiesiai virš diodo simbolio.

Kadangi diodas veikia visiškai, pakeičiant diodą trumpuoju jungimu, bus gaunama išvestis, kaip parodyta aukščiau esančiame dešiniosios pusės paveikslėlyje.

Be jokios abejonės, atrodo, kad sugeneruota išvestis yra tikslus pritaikyto įvesties signalo pakartojimas virš centrinės bangos formos ašies.

Laikotarpiu T / 2 → T įėjimo signalo vi poliškumas tampa neigiamas, dėl kurio diodas išsijungia, todėl diodo gnybtuose yra atvira grandinė. Dėl šios priežasties krūvis negali tekėti diodų taku T / 2 → T laikotarpiu, todėl vo yra:

vo = iR = 0R = 0 V (naudojant Ohmo dėsnį). Atsakymą galima pavaizduoti šioje diagramoje:

Šioje diagramoje matome, kad DC išėjimas Vo iš diodo sukuria grynąjį vidutinį teigiamą sritį virš ašies visam įėjimo ciklui, kurį galima nustatyti pagal formulę:

Vdc = 0,318 Vm (pusiau banga)

Įvesties vi ir išėjimo vo įtampos diodo pusės bangos ištaisymo proceso metu pateikiamos šiame paveiksle:

Iš pirmiau pateiktų diagramų ir paaiškinimų mes galime apibrėžti pusės bangos ištaisymą kaip procesą, kurio metu pusę įvesties ciklo pašalina diodas jo išėjime.

Silicio diodo naudojimas

Kai silicio diodas naudojamas kaip lygintuvo diodas, nes jo įtampos kritimas į priekį yra VT = 0,7 V, jis sukuria priekinio poslinkio sritį, kaip parodyta šiame paveiksle:

VT = 0,7 V reiškia, kad dabar įvesties signalas turi būti bent 0,7 V, kad diodas sėkmingai įsijungtų. Jei įėjimas VT yra mažesnis nei 0,7 V, diodo tiesiog neįmanoma įjungti, o diodas ir toliau veiks atvirosios grandinės režimu, kai Vo = 0 V.

Nors diodas veikia taisymo proceso metu, jis sukuria nuolatinės srovės išėjimą, kuris įtampos skirtumui vo - vi turi fiksuotą įtampos lygį, lygų aukščiau aptartam 0,7 V pirmyn kritimui. Šį fiksuotą lygį galime išreikšti tokia formulė:

vo = vi - VT

Tai sumažina vidutinę išėjimo įtampą virš ašies, todėl šiek tiek sumažėja ištaisytos diodo išvesties grynosios vertės.

Remdamiesi aukščiau pateiktu paveikslu, jei manome, kad Vm (smailės signalo lygis) yra pakankamai didelis nei VT, kad Vm >> VT, mes galime tiksliai įvertinti vidutinę nuolatinės srovės išėjimo vertę iš diodo naudodami šią formulę.

Vdc ≅ 0,318 (Vm - VT)

Tiksliau, jei įvesties kintamosios srovės smailė yra pakankamai didesnė nei diodo VT (priekinis kritimas), tada mes galime tiesiog naudoti ankstesnę formulę, kad įvertintume ištaisytą nuolatinės srovės išėjimą iš diodo:

Vdc = 0,318 Vm

Išspręstas pusės tilto lygintuvo pavyzdys

Problema:

Įvertinkite išėjimą vo ir sužinokite žemiau nurodytos grandinės konstrukcijos išėjimo nuolatinės srovės dydį:

Sprendimas: Pirmiau minėtame grandinės tinkle neigiamos įvesties signalo dalies diodas įsijungs, o vo bus toks, kaip nurodyta kitame eskize.

Visą įvesties kintamosios srovės ciklo laikotarpį nuolatinės srovės išėjimas bus:

Vdc = 0,318 Vm = - 0,318 (20 V) = - 6,36 V

Neigiamas ženklas rodo išėjimo nuolatinės srovės poliškumą, kuris yra priešingas ženklui, pateiktam schemoje po problema.

2 problema: Išspręskite minėtą problemą, laikydami diodą silicio diodu.

Silicio diodo atveju išėjimo bangos forma atrodytų taip:

“kokia yra sim kortelės funkcija ”

Išėjimo DC gali būti apskaičiuojama taip, kaip paaiškinta toliau:

Vdc ≅ - 0,318 (Vm - 0,7 V) = - 0,318 (19,3 V) ≅ - 6,14 V

Išėjimo nuolatinės įtampos kritimas dėl 0,7 V koeficiento yra apie 0,22 V arba maždaug 3,5%

Visos bangos ištaisymas

Kai kintamosios srovės sinusinis signalas naudojamas kaip įvestis ištaisymui, nuolatinės srovės išėjimą galima pagerinti iki 100% lygio naudojant visos bangos ištaisymo procesą.

Geriausiai žinomas ir lengviausias būdas tai pasiekti yra 4 diodų naudojimas tilto lygintuvas tinklą, kaip parodyta žemiau.

viso tilto lygintuvo tinklas, kuriame naudojami 4 diodai

Kai teigiamas įvesties ciklas progresuoja per laikotarpį t = 0 iki T / 2, įvesties kintamosios srovės signalo poliškumas visame diode ir išvestis iš diodo yra tokie, kaip parodyta žemiau:

Čia galime pamatyti, kad dėl specialaus diodų tinklo išdėstymo tilte, kai D2, D3 veikia, priešingi diodai D1, D4 lieka atvirkštiniai ir išjungti.

Grynoji išėjimo nuolatinė srovė, sukurta per šį ištaisymo procesą per D2, D3, gali būti matoma aukščiau pateiktoje diagramoje. Kadangi mes įsivaizdavome, kad diodai yra idealūs, išvestis yra vo = vin.

Dabar, taip pat neigiamo įvesties signalo diodų D1, D4 laidumo ir D2, D3 diodų pusinio ciklo metu, išjungta būsena, kaip parodyta žemiau:

Mes aiškiai matome, kad tilto lygintuvo išvestis tiek teigiamą, tiek neigiamą įvesties kintamosios pusės ciklus pavertė dviem nuolatinės pusės ciklais virš centrinės ašies.

Kadangi šis regionas virš ašies dabar yra du kartus didesnis už sritį, gautą ištaisant pusę bangos, išėjimo nuolatinė srovė taip pat taps dvigubai didesnė, apskaičiuota pagal šią formulę:

Vdc = 2 (0,318 Vm)

arba

Vdc = 0,636 Vm (visa banga)

Kaip parodyta aukščiau pateiktame paveikslėlyje, jei vietoj idealaus diodo naudojamas silicio diodas, taikant Kirchhoffo įtampos dėsnį per laidumo liniją, gautume tokį rezultatą:

vi - VT - vo - VT = 0 ir vo = vi - 2VT,

Todėl išėjimo įtampos smailė vo bus:

Vomax = Vm - 2VT

Esant situacijai, kai V >> 2VT, mes galime naudoti ankstesnę lygtį, kad gautume vidutinę vertę pakankamai tiksliai:

Vdc ≅ - 0.636 (Vm - 2VT),

Dar kartą, jei mūsų Vm yra žymiai didesnis nei 2VT, 2VT galima tiesiog ignoruoti ir lygtį išspręsti taip:

Vdc ≅ - 0,636 (Vm)

PIV (didžiausia atvirkštinė įtampa)

Didžiausia atvirkštinė įtampa arba (PIV) įvertinimas, kuris taip pat kartais vadinamas didžiausia atvirkštinės įtampos (PRV) reitingas, tampa svarbiausiu parametru projektuojant lygintuvo grandines.

Iš esmės tai yra atvirkštinio diodo įtampos diapazonas, kurio negalima viršyti, kitaip diodas gali sugesti pereidamas į regioną, vadinamą zenerio lavinos sritimi.

Jei taikysime Kirchhoffo įtampos dėsnį pusės bangos lygintuvo grandinei, kaip parodyta žemiau, tai paprasčiausiai paaiškina, kad diodo PIV įvertinimas turi būti didesnis nei didžiausia maitinimo įvesties vertė, naudojama lygintuvo įėjimui.