이 램프 생성기 회로에서 다이오드 D1의 역할은 무엇입니까?

아래 회로는 스위치 전원 공급 장치에서 보상을 위해 톱니 신호를 생성하는 데 사용되는 램프 생성기이지만 회로에서 다이오드 D1의 역할을 실제로 이해하지 못합니까 ??

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

다이오드는 톱니의 빠른 추락을 담당합니다.

입력 전압이 높으면 커패시터 (C1)가 저항을 통해 충전되고 다이오드가 꺼집니다. 입력 전압이 다시 낮아지면 다이오드가 켜지고 커패시터에서 입력으로 전하가 흐릅니다. 다이오드는 저항보다 훨씬 우수하므로 커패시터의 전압이 더 빨라야합니다. 다이오드를 꺼내면 삼각파가 생깁니다. 다이오드가 삼각형의 후반부를 잘라낸다고 말할 수 있습니다.

다른 사람들이 언급했듯이, 이것은 큰 톱니파를 제공하지는 않지만 때로는 충분히 가깝습니다.

고급 노트 : RC 회로는 기술적으로 선형 경사가 아닌 지수 감쇠를 생성합니다. 그러나 구형파는 ~ 8.3us에 대해서만 높으며 RC 회로의 시정 수는 ~ 15.2us입니다. 한 시간 상수의 상반기 동안의 상승은 매우 선형 적입니다.

구형파는이를위한 최고의 소스가 아닙니다. 당신이 원하는 것은 고 듀티 사이클 펄스입니다. 사각 파는 떨어지는 가장자리 후에 긴 평평한 부분을 제공합니다.

회로에 대한 입력은 구형파이고 출력 파형 모양은 본질적으로 거의 톱니라고 가정합니다.

톱니 신호는 다음과 같습니다.-

커패시터의 충전 속도와 방전 속도가 동일하고 다음과 같이 "가까운"삼각파를 얻기 때문에 저항과 커패시터만으로 합리적인 톱니 신호를 만들 수 없습니다.-

충전 속도와 방전 속도는 동일합니다. 따라서 톱니파를 얻으려면 충전하는 것보다 훨씬 빠르게 커패시터를 방전해야하므로 입력 웨이브가 낮아지면 커패시터가 다이오드를 통해 훨씬 더 빨리 방전됩니다.

이 회로를 시도하고 분석 할 수 있습니다.

구형파의 진폭 또는 바이어스가 무엇인지 말하지 않습니다. 0에서 10 볼트 사이의 단극 방형 파가 있다고 가정합니다. 전압원이 이상적이라고 가정하자.

t = 0 직전에 모든 것이 0에 있고 t = 0에서 구형파가 10 볼트로 간다고 가정하자.

$\frac{1}{120\times10^3}$

다이오드는 역 바이어스되므로 다이오드의 전류 흐름은 무시할 수 있습니다. 커패시터는 의 전류로 저항을 통해 충전을 시작합니다.$\frac{10}{39*10^3}$

$\frac{10}{39*10^3}\times\frac{1}{120*10^3} = \frac{V_\mathrm{peakin}}{4.68\times10^9}$$\frac{\frac{10}{4.68\times10^9}}{0.39\times10^{-9}} = \frac{10}{1.8252} \approx 5.47$

$10 \times (1 - e^{-\frac{\frac{1}{120\times10^3}}{39 * 10^3 \times 0.39 \times 10^-9 }}) \approx 4.22$

이제 소스가 다시 0으로 전환됩니다. 다이오드는 이제 4.22V의 순방향에 적용됩니다. 이로 인해 순방향 전류가 커집니다.

저항과 직렬로 연결된 순방향 바이어스 다이오드를 전압 소스로 모델링 할 수 있습니다. https://www.mouser.co.uk/datasheet/2/308/1N4148-1118184.pdf의 그림 6에서 200mA의 전류는 약 1.05V의 전압, 800mA의 전류는 약 1.45V의 전압. 이 점들을 통해 선을 그리면 의 방정식이됩니다.$V=0.67I+0.95$

따라서 다이오드에는 전류가 매우 커서 커패시터가 빠르게 방전됩니다. 경험상 콘덴서는 5 시간 상수 후에 거의 완전히 방전됩니다. 약 0.67 옴의 유효 저항으로 시정 수는 0.26 나노초이므로 몇 나노초 내에 커패시터는 대부분 방전됩니다.

그러나 전압이 0.7V 정도 떨어지면 전류가 급격히 떨어지기 때문에 다이오드는 커패시터를 0으로 방전 할 수 없습니다. 이 시점에서 우리는 저항에서 천천히 방전됩니다.

그래서 우리는 약간 비선형 업 슬로프를 가지며, 그 후 다이오드로 인해 0.7 볼트로 매우 급격한 다운 슬로프가 이어지고 다음 펄스까지 점진적 드롭 오프가 발생합니다. 다시 말해, 톱니파에 대한 대략적인 근사치가 있습니다.