205231 02 Diode Application V01

  • Uploaded by: Deer
  • 0
  • 0
  • June 2020
  • PDF

This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA


Overview

Download & View 205231 02 Diode Application V01 as PDF for free.

More details

  • Words: 1,476
  • Pages: 35
การประยุกต์ใช้งานไดโอด 1. 2. 3. 4.

Diode Logic Gate Rectifier Circuit Clipper / Clamper Voltage Multiplier

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

1

วงจรตัดสัญญาณ (Clipper Circuits) 

วงจร clipper ใช้ไดโอดตัดสัญญาณบางส่วนออกโดย สัญญาณส่วนที่เหลือมีลักษณะเหมือนเดิม

Clipper Circuit

Clipper Circuit 

วงจร clipper มีอย่่ 2 ประเภท  Series  Parallel 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

2

Clipper Circuits 

Series clipper จะต่อไดโอดอนุ กรมกับขั้ววัด vo



Parallel clipper จะต่อไดโอดขนานกับขั้ววัด vo

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

3

Clipper Circuits: Series 

Series clipper มี 2 ชนิ ด  Simple: ไม่ต่อไฟตรงอนุ กรมกับไดโอด  Biased: ต่อไฟตรงอนุ กรมกับไดโอด

Simple Series Clipper

Biased Series Clipper

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

4

Clipper Circuits: Simple Series

พิจารณาเมื่อใช้แบบจำาลองไดโอดชนิ ด Ideal  วงจร simple series clipper สามารถตัดแรงดันที่มา กกว่าหรือน้อยกว่าศ่นย์  โดยลักษณะการต่อของไดโอดจะเป็ นตัวบ่งบอกว่า กระแสจะไหลผ่านโหลดในทิศทางไหนและจะตัดแรง ดันด้านที่มากกว่าหรือน้อยกว่าศ่นย์ ตัดแรงดันที่นอ ้ ยกว่าศ่นย์ vi > 0 → Diode ON → vo = vi vi < 0 → Diode OFF → vo = 0

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

5

Clipper Circuits: Simple Series : Transfer Function 

สมการ และกราฟ แสดงความสัมพันธ์ของ vi และ

vo: vo = f (vi) 

vi ล้; ว vจะได้ ่แ i > 0 ความสัมพันธ์ระหว่าง v จากวงจรร่ ป ที vo =  i

และ vo ว่า

0 ; vi < 0

vo

vo = 0 

เขียนกราฟ transfer function ได้

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

vo = vi

Slope = 1

vi 6

Clipper Circuits: Biased Series

พิจารณาเมื่อใช้แบบจำาลองไดโอดชนิ ด Ideal  ใน Biased series clipper จะมีแหล่งจ่ายไฟตรงคงที่ ซึ่งจะเปลี่ยนค่าระดับแรงดันตัดสัญญาณ  การหา v ของ Biased series clipper ให้หา v ก่อน o i1 v (t) แล้วพิจารณาว่าวงจร clipper ตัดแรงดันที่มากกว่ า v = v v (t) i1 i −V V หรือน้อยกว่าศ่นย์ของ vi1 i1

i

+ vi(t)

+ vi1(t)

-

-

+

RL

vo(t) -

vi > V → D ON → vo ไดโอดตัดแรงดัน vi1 = v − V v < Vi → D OFF → v i

=0

-V vo(t)

oที่น้อยกว่าศ่นย์

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

7

Clipper Circuits: Biased Series : Transfer Function 

ความสัมพันธ์ระหว่าง

vi -V ; vi > V vo =  v ว่า vi และ 0 o ; vi < V

vo vo = 0 V

vo = vi -

Slope = 1

V

vi

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

8

Ex: การวิเคราะห์ Clipper with Silicon Diodes 3V

+10

+ Vi -

-10

3V

Si

คิด Si vD Diodes > 0.7V, Diode จึvงiทำา−งาน 3V > ∴ 0.7viV > 3.7 V ; DiodevoON = vi − 3.7 V ถ้า vi < 3.7 V ; Diode OFF vo = 0 V +

Vo -

0.7 V + Vo

Vi

-

แทน Si Diode ด้วย แหล่งจ่าย 0.7 V

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

9

Ex: การวิเคราะห์ Clipper with Silicon Diodes vo

Transfer Function

vi − 3.7 ; vi > 3.7 vo =  ; vi < 3.7 0

3.7 V

Graph

vo Vi

3.7V

+10

vi

Vo Vp = 10 - 3.7 = 6.3 V

-10

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

10

Clipper Circuits: Parallel 

Parallel clipper มี 2 ชนิ ดเหมือนกัน  Simple: ไม่ต่อไฟตรงอนุ กรมกับไดโอด  Biased: ต่อไฟตรงอนุ กรมกับไดโอด

Simple Parallel Clipper

Biased Parallel Clipper

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

11

Clipper Circuits: Simple Parallel พิจารณาเมื่อใช้แบบจำาลองไดโอดชนิ ด Ideal  สำาหรับวงจร simple parallel clipper  v > 0 → Diode on → v = 0 i o



vi ≤ 0 → Diode off → vo = vi

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

Clip บน

12

Clipper Circuits: Simple Parallel : Transfer Function 

ความสัมพันธ์ระหว่าง

vo

0 ; vi > 0 vo =  v คือ vi และ vi ; o vi ≤ 0

vo = 0 vo = vi

vi

Slope = 1 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

13

Ex: จงเขียนกราฟ vo และกราฟ Transfer function คิด Ideal

vDDiodes > 0V, Diode

จึ−งทำvางาน i + 4V ∴ > vi 0V< +4V ; DiodevoON = + 4V ถ้า vi > +4V ; Diode vo OFF =

vi

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

14

Ex: จงเขียนกราฟ vo และกราฟ Transfer function 

Transfer

4 V ; vo =  Function ; vi

vi < 4 V

vi > 4 V

Slope = 1

vo vo = vivo = 4V

4V

4V

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

vi 15

Ex: คำานวณด้วย Silicon Diode Si

คิด VT = 0.7 V vD > 0.7V, Diode างาน − v +จึงทำ4V i

∴ > v0.7V i < +3.3V ; Diode ON vo = + 3.3 V ถ้า vi > +3.3V ; Diode OFF vo =

vi

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

16

Ex: คำานวณด้วย Silicon Diode : Transfer Function 

Transfer

vo

3.3 V ; vi < 3.3 V vo =  Function ; vi > 3.3 V vi

=

vi vo

Slope = 1

vo

= 3. 3V

3.3V 3.3V

vi

Silicon Diode ทำาให้เงื่อนไขการ ON/OFF เปลี่ยน คำาตอบต้องระบุ ขนาดแรงดันต่างๆให้ ชัดเจน 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

17

Clipper บน-ล่าง 1Κ Ω +

D1 Si

D2 Si

Vi

แยกคิด D1 และ D2 vD1 > 0.7V, D1 จึvงทำ−างาน 5V > i

0.7V ∴ vi > +5.7V ; D1 ON

+

Vo 5V

2V -

vD2 > 0.7V, D2 จึง ทำ−vางาน i − 2V > 0.7V ∴ vi < −2.7V ; D2 ON

สังเกตเงื่อนไข ไดโอด D1, D2 ไม่พร้อเมกั น กส์ 1 205231ON วงจรและระบบอิ ล็กทรอนิ

18

Clipper บน-ล่าง วงจรขณะ D1 1 Κ Ω ON

วงจรขณะ D2 1 Κ Ω ON +

+

+

+

0.7 V

0.7 V

Vi

Vo 5V

-

Vi

2V

vi > +5.7V ; D1 vo =on+

Vo 5V

-

-

2V

vi < −2.7V ; D2 vo =on

-

5.7 V −2.7 V ถ้า 2.7 < vi < 5.7V : All Diodes ∴ vo → = ไม่มีกระแสไหล OFF

vi

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

19

Clipper บน-ล่าง : Transfer Function +5.7 V ;  vo = −2.7 V ; v ;  i Vi

vi < −2.7 V − 2.7 < vi < +5.7

vo

+10

-10

Vo

vi > +5.7 V

+5.7

−2.7

vo =

−2.7

Slope vo = +5.7 = 1 +5.7

vi

-2.7 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

20

สรุป Clipper Circuits

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

21

สรุป Clipper Circuits

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

22

Clamper Circuits  Vi

0V

Vi

5V

วงจรเปลี่ยนระดับแรงดันอ้างอิงสัญญาณ Vo

t

Clamper Circuits

t

Vp-p

Vo

Vp-p

t

 

t

ลักษณะสำาคัญของ Clamper คือจะเปลี่ยนแรง ดันอ้างอิง ส่งขึ้น หรือ ตำ่าลง แต่ค่า Vp-p Input จะเท่ากับ Vp-p Output เสมอ 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

23

Clamper Circuits 



ส่วนประกอบวงจร Clamper  Silicon / Ideal Diodes  Resistor  Ideal Capacitor Ideal Capacitor คือ C ขนาด ใหญ่มากๆ อัด ประจุไม่จำากัด เมื่ออัดประจุ เต็มแล้ว จะรักษา Ideal C จะ C ทัว่ ไปจะ ประจุไว้t ให้แรงดันคงที่ Vc

o

+ 5V

Vc -

รักษา แรงดัน คงที่ to

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

คาย ประจุ และมีแรงดัน ตกลง t 24

Clamper Circuits Ideal

- C ทำาหน้าที่เก็บแรงดันคงที่ - Diode เป็ นสวิทช์ให้กระแสไหล อัดประจุ

1. หาเงื่อนไขไดโอด ON นำา กระแสอั ดประจุ - Assume Vc =C0 - Diode On เมื่อ vi > 0V (Initial) 2. เขียนวงจรหา Vc ว่า ถ่ก Charge ที่แรงดัน ส่งสุดกี ได้่โวลท์ Vc = V 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

25

Clamper Circuits

3. เมื่อ C ถ่กอัดเต็มที่แล้ว ไดโอดจะ OFF เนื่ องจาก Vc ออกแรงต้านกระแสในวงจร ( vD ≤ 0V ) คิด Ideal C ∴ Vc = ค่าคงที่ ไดโอดจะไม่ ON v : v = v KVL หาสมการ Vc o o i อีก = vi V

= 2V

0 Vp-p = 2V -Vref r e 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

26

Ex: จงเขียนกราฟ vo ของวงจร Clamper คิด Silicon

อัดประจุส่งสุด

Diode vD > 0.7V, Diode งาน − v +ทำา5V i

∴ vi> <0.7V +4.3V ; VcmaxDiode = ? ONถ่ก Charge ที่ส่งสุดกี่โวลท์ ที่ vi = −20 V ; Vc = Vcmax Vcmax = 20 + 5 −0.7 = 24.3 V

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

27

Ex: จงเขียนกราฟ vo ของวงจร Clamper คิด Ideal C ∴ V = ค่าคงที่ c

ไดโอดจะไม่ = 24.3 V ON อีก KVL หาสมการ vo :

vo = vi + 24.3 V = 30V

Vp-p = 30V C เริม ่ อัดประจุท่ี

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

28

สรุป Clamper Circuits

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

29

Voltage Multiplier(วงจร ทวีแรงดัน) 



Voltage multiplier สามารถเพิ่มค่าแรงดัน กระแสตรง(DC) เป็ นสองเท่า สามเท่า ถึง หลายๆเท่า วงจรอาศัยหลักการของIdeal Capacitance และ Ideal Diode

Voltage Multiplier

แรงดัน DC 2 เท่า - 4 เท่า 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

30

วงจร Voltage Doubler( × 2 ) +

vi -

vi > 0 → D1 On,+ D2 Off Vc1 -

ที่แรงดัน ส่งสุด

vi

Ideal Diode, Ideal C Diode On = Short C เมื่อเต็มมี ค่าแรงดัน < 0 → D2 คงที-่

On, D1 Off

Vo

Vc1 = Vm

Vc2 อัดประจุ คง + ส่งสุด = 2Vm ท 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

= Vc2 = 2 Vm 31

วงจร Voltage Doubler( × 2 ) : สรุป

กราฟของ vo

ไฟตรงสองเท่าเป็ นจริงเฉพาะกรณี Ideal Diode และ Ideal C กราฟไม่ ค่า C จริงจะมีแรง C คายประจุ อุ ดตกลง มคติ ดัน ขณะ C คายประจุ และ เมื่อ เริม ่ รอบใหม่จะอัด ประจุเพิ่ม 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

32

วงจร Voltage Tripler ( × 3 )

โดยหลักการเดียวกัน ไดโอดสามารถสร้างวงจร + ไฟตรง แรงดั + นสามเท่า Vm

+ Vm D1 On

-

1

2 + 2Vm

D3 On 3

1 2 D2 On

2Vm -

3 -

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

หลังจากอัด ประจุ เต็มแรงดัน C คงที่

33

Voltage Multiplier ( × 3 ) และ (× 4)

Voltage Tripler ( × 3 ) คร่อม C2 วัดได้ แรงดัน Voltageสอง Quadrupler เท่า Vm + 205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

คร่อม C1 + C3 วัด ได้แรงดัน สามเท่า

C4 มีแรงดัน สองเท่า คร่อม C2 + C4 วัด 34

เทคนิ คการสร้างไฟบวก – ลบ 

แรงดันบวก  ลบ ขึ้นกับการอ้างอิงกราวด์ และแรงดันต่างๆ + 3Vm

− 2Vm

− 4Vm

205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1

35

Related Documents

Diode
November 2019 17
Diode
November 2019 20
Diode
November 2019 20
Diode
May 2020 14
Photo Diode
October 2019 14

More Documents from ""