Ограничитель и множитель напряжения

Наряду со схемами формирования волны, такими как ограничители и фиксаторы, диоды используются для построения других схем, таких как ограничители и умножители напряжения, которые мы обсудим в этой главе. У диодов также есть другое важное применение, известное как выпрямители, которые будут обсуждены позже.

Ограничители

Другое имя, с которым мы часто сталкиваемся при прохождении через эти машинки для стрижки и зажимы, — это схема ограничителя. Под схемой ограничителя можно понимать схему, которая ограничивает выходное напряжение от превышения предварительно определенного значения.

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

На следующем рисунке показаны некоторые примеры схем ограничителей —

Работу схемы ограничителя можно понять из ее кривой передаточной характеристики. Пример для такой кривой следующий.

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

V0=L−,KVi,L+

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

куда

L−=Vi leq fracL−k

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

KVi= fracL−k<Vi< fracL+k

$$KV_ {i} = \ frac {L _ {-}} {k} &amp;lt;V_ {i} &amp;lt;\ frac {L _ {+}} {k}$$

L+=Vi geq fracL+K

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

Типы Ограничителей

Есть несколько типов ограничителей, таких как

• Униполярный ограничитель — эта схема ограничивает сигнал одним способом.

• Биполярный ограничитель — эта схема ограничивает сигнал двумя способами.

• Мягкий ограничитель — Выход может измениться в этой цепи даже для небольшого изменения входа.

• Жесткий лимитер — Выход не будет легко меняться при изменении входного сигнала.

• Единственный ограничитель — эта схема использует один диод для ограничения.

• Двойной ограничитель — эта схема использует два диода для ограничения.

Униполярный ограничитель — эта схема ограничивает сигнал одним способом.

Биполярный ограничитель — эта схема ограничивает сигнал двумя способами.

Мягкий ограничитель — Выход может измениться в этой цепи даже для небольшого изменения входа.

Жесткий лимитер — Выход не будет легко меняться при изменении входного сигнала.

Единственный ограничитель — эта схема использует один диод для ограничения.

Двойной ограничитель — эта схема использует два диода для ограничения.

Множители напряжения

Существуют приложения, в которых напряжение необходимо умножить в некоторых случаях. Это можно легко сделать с помощью простой схемы с использованием диодов и конденсаторов. Напряжение, если оно удвоено, такая схема называется удвоителем напряжения. Это может быть расширено для создания тройника напряжения или четверки напряжения и т. Д. Для получения высокого напряжения постоянного тока.

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

В качестве входного напряжения будет использоваться сигнал переменного тока в форме 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. Давайте попробуем понять это.

Во время первого положительного полупериода — при подаче входного сигнала конденсатор C1$C_ {1}$ заряжается, а диод D1$D_ {1}$ смещен в прямом направлении. Хотя диод D2$D_ {2}$ имеет обратное смещение, а конденсатор C2$C_ {2}$ не заряжается. Это делает вывод V0$V_ {0}$ равным Vm$V_ {m}$

Это можно понять из следующего рисунка.

Следовательно, в течение от 0 до  pi$\ pi$, выходное напряжение будет составлять Vmax$V_ {max}$. Конденсатор C1$C_ {1}$ заряжается через смещенный диод D1$D_ {1}$, чтобы дать выход, в то время как C2$C_ {2}$ не заряжается. Это напряжение появляется на выходе.

Во время отрицательного полупериода — после этого, когда наступает отрицательный полупериод, диод D1$D_ {1}$ смещается в обратном направлении, а диод D2$D_ {2}$ смещается в прямом направлении. Диод D2$D_ {2}$ получает заряд через конденсатор C2$C_ {2}$, который заряжается во время этого процесса. Затем ток течет через конденсатор C1$C_ {1}$, который разряжается. Это можно понять из следующего рисунка.

Следовательно, в течение  pi$\ pi$ до 2 pi$2 \ pi$ напряжение на конденсаторе C2$C_ {2}$ будет равно Vmax$V_ {max}$. В то время как конденсатор C1$C_ {1}$, который полностью заряжен, имеет тенденцию разряжаться. Теперь напряжения на обоих конденсаторах вместе появляются на выходе, который составляет 2Vmax$2V_ {max}$. Таким образом, выходное напряжение V0$V_ {0}$ в течение этого цикла составляет 2Vmax$2V_ {max}$.

В течение следующего положительного полупериода — конденсатор C1$C_ {1}$ заряжается от источника питания, а диод D1$D_ {1}$ смещается вперед. Конденсатор C2$C_ {2}$ удерживает заряд, так как не может найти способ разрядки, а диод D2$D_ {2}$ получает обратное смещение. Теперь, выходное напряжение V0$V_ {0}$ этого цикла получает напряжения от обоих конденсаторов, которые вместе появляются на выходе, что составляет 2Vmax$2V_ {max}$.

Во время следующего отрицательного полупериода — следующий отрицательный полупериод заставляет конденсатор C1$C_ {1}$ снова разряжаться от своего полного заряда, а диод D1$D_ {1}$ — для обратного смещения, в то время как D2$D_ {2}$ — вперед и конденсатор C2$C_ {2}$ для дальнейшей зарядки для поддержания напряжения. Теперь, выходное напряжение V0$V_ {0}$ этого цикла получает напряжения от обоих конденсаторов, которые вместе появляются на выходе, что составляет 2Vmax$2V_ {max}$.

Следовательно, выходное напряжение V0$V_ {0}$ поддерживается равным 2Vmax$2V_ {max}$ на протяжении всей его работы, что делает схему удвоителем напряжения.

Множители напряжения в основном используются там, где требуются высокие напряжения постоянного тока. Например, электронно-лучевые трубки и дисплей компьютера.

Делитель напряжения

В то время как диоды используются для умножения напряжения, набор последовательных резисторов может быть преобразован в небольшую сеть для деления напряжения. Такие сети называются сетями делителей напряжения .

Делитель напряжения — это цепь, которая превращает большее напряжение в меньшее. Это делается с помощью последовательно подключенных резисторов. Вывод будет частью ввода. Выходное напряжение зависит от сопротивления нагрузки, которую он управляет.

Давайте попробуем узнать, как работает схема делителя напряжения. На рисунке ниже приведен пример простой сети делителя напряжения.

Если мы попытаемся нарисовать выражение для выходного напряжения,

Vi=i left(R1+R2 right)

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

i= fracV−i left(R1+R2 right)

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

V0=iR2 rightarrowi= fracV0R2

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

Сравнивая оба,

 fracV0R2= fracVi left(R1+R2 right)

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

V0= fracVi left(R1+R2 right)R2

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

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

Давайте рассмотрим примерную проблему, чтобы понять больше о делителях напряжения.

пример

Рассчитать выходное напряжение сети с входным напряжением 10 В с двумя последовательными резисторами 2 кОм и 5 кОм.

Выходное напряжение V0$V_ {0}$ определяется как

V0= fracVi left(R1+R2 right)R2

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

= frac10 left(2+5 right)k Omega5k Omega

$$= \ frac {10} {\ left (2 + 5 \ right) k \ Omega} 5k \ Omega$$

= frac107 times5= frac507

$$= \ frac {10} {7} \ times 5 = \ frac {50} {7}$$

=7.142v

$$= 7.142v$$

Выходное напряжение V0$V_0$ для вышеуказанной проблемы составляет 7,14 В