다이오드 신호 정류기의 순방향 전압 강하 보상

나는 전자 공학을 읽고 있는데이 회로를 보여주고 있습니다 :

이 있다고 D _{1 개} D 보상 ₂ '0.6V의 바이어스를 제공하여 순방향 강하이야. 나는이 회로를 전혀 이해하지 못한다. + 5V는 외부 5V 소스입니까? 어떻게 보상합니까?

, R 3 및 D 1 회로는 기본적으로 양 신호 스윙은 0.6V 장애물을 극복하지 않아도되도록, 상기 커패시터의 다른 측에 0.6V의 바이어스를 생성한다. D 1 및 R 3 은 분로 전압 레귤레이터를 형성합니다. 0.6V 전압이 D 2 로 전달됩니다$R_1$$R_3$$D_1$$D_1$$R_3$$D_2$결과적으로 수행 직전에 있습니다. 따라서 입력에서 약간의 양의 상승 만이 전도를 가져 오기 위해 필요합니다. 입력은 용량 성 결합이기 때문에 순수한 AC입니다. 그 스윙은 커패시터의 다른쪽에 존재하는 바이어스 전압 위에 부가 적으로 중첩됩니다. 5V 소스는 나머지 회로 어딘가에 있습니다. 특별한 것은 없습니다.

전압을 위에서 아래로 내 리도록 회로를 다시 그려서 다른 관점을 얻을 수 있습니다. 이보기에서는 입력이 0.6V로 바이어스되는 방식을 강조하지만 출력은 D1의 전압 강하에서 0.6V 아래로 떨어집니다. 예를 들어 입력이 0.1V의 포지티브 스윙을 생성한다고 가정합니다. 이것은 D2의 상단 (바이어스의 전체 지점)에서 0.7V가됩니다. D2의 하단에서이 스윙은 다시 0.1V입니다. D2는 충분한 전류를 통해 R2의 전압이 0.1V가되도록합니다.

0.1V의 마이너스 스윙은 0.5V가됩니다. 그러나 이것은 D2 하단에 -0.1V 출력을 생성 할 수 없습니다. 공급 범위를 벗어 났기 때문에 말도 안됩니다. 0.5V로는 바이어스 D2를 전달하기에 충분하지 않으므로 출력은 0V에 있으며, R2에 의해 접지로 끌어 당겨지며, 전압을 생성하기 위해 전류가 거의 흐르지 않습니다.

R1의 목적은 신호가 주입되는 지점에서 기준 0.6 전압을 분리하기위한 유연한 링키지 역할을하는 것입니다. 반대로 0.6V에서 자유롭게 스윙 할 수 있어야합니다. R1은 또한 입력 전류 스윙으로부터 다이오드를 보호합니다. R1을 전선으로 교체하면 신호가 D1 상단에서 전압을 이동하려고 시도하는데, 음극이 접지에 고정되어 있기 때문에 작동하지 않습니다. 입력의 포지티브 스윙은 D1을 통해 전류를 덤프하여 남용합니다. 입력 임피던스가 낮아져 D2에서 또는 D2에서 올바른 전압을 생성 할 수 없습니다.

한편, R1을 크게하면 기준 전압이 바이어스에 대한 제어력을 떨어 뜨릴 수 있기 때문에 보상이 줄어든다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

시뮬레이션을 더 잘하기 위해 커패시터를 더 크게 만드십시오 : 10 uF. 그런 다음 1000Hz와 같은 좋은 저주파를 사용할 수 있습니다.이 주파수는 100pF 커패시터를 통해 1K 미만의 임피던스로 잘 전달되지 않습니다. 또한 3V 진폭의 신호 소스를 연결해 봅시다. 시간 영역 시뮬레이션을 실행하면 출력 파형이 정확히 반으로 잘립니다.

나는 같은 회로에 갇혀 있었고 내가 자세히 이해하지 못한 많은 것들을 발견했습니다. 그래서 나는 설명에서 매우 낮은 수준으로 가려고 노력할 것입니다. 당신이 잘못을 발견하면 알려주세요 그리고 내가 수정합니다. 다른 답변도 매우 귀중한 높은 수준의 통찰력을 제공하므로 읽으십시오.

먼저, 다이오드 전압 강하 (Google이 아닌 경우) 를 이해해야 합니다. 다이오드는 ~ 0.6-0.7V의 입력을 "소비"합니다. 즉, 다이오드 양단의 전압은 ~ 0.6V입니다. 직렬로 전압이 합산되므로 R3에 ~ 4.3V (전류 소스의 5V에서 다이오드의 0.6V를 뺀 값)가 표시됩니다.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

다음으로 두 번째 경로를 병렬로 추가합니다. 이해하기 까다로울 수 있습니다. 예 : 왜 전류가 저항으로 경로를 가져 갈까요? 그러나 결국 이것은 간단합니다. 다이오드는 0.6V를 사용합니다. R1 및 R2는 다이오드와 병렬로 실행되므로 총 0.6V도 있습니다. 이제 그들은 전압 분배기를 형성하므로 을 얻습니다.${1\over 11}\cdot 0.6V$${10\over 11}\cdot 0.6V$

^{이 회로를 시뮬레이션}

더 복잡하게 만들기 위해 R1과 R2 사이에 또 ​​다른 다이오드가 있습니다. D2를 가로 질러 또 다른 0.6V 강하가있을 것이라고 주장 할 수 있는데, 이는 R1과 R2에 각각 0V, 즉 전류가 전혀 흐르지 않음을 의미합니다. 실제로 다이오드는 0.6V 임계 값에 도달하기 전에 일부 전류를 통과시킵니다. 회로를 시뮬레이트하면 20μA의 전류에서 드롭을 0.4V로 계산합니다. 따라서 D2 측에는 매우 작은 전류가 흐르고 대부분의 전류 (4300μA 또는 99.5 %)는 D1을 통과합니다. 그러나 보시다시피 SIG가 회로에 들어가는 지점은 여전히 ​​~ 0.6V 전위에 있습니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

이제 퍼즐의 마지막 부분은 신호와 0.6V가 서로 어떻게 추가되는지입니다. 다시 말해,이 두 전압이 어떻게 겹쳐 지는가. 이것이 어떻게 작동하는지에 대해 읽어 볼 것을 권합니다. 확실하지 않은 경우, 다음의 간단한 예는 개념을 보여줍니다. 커패시터를 전압 소스로 간주하고 각 소스에 대한 전압을 별도로 계산하여 나중에 추가 할 수 있습니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

따라서 상승 신호 에지 중에 0.1V가 방전되면 전압 전위는 0.6V + 0.1V가되고 다이오드는 0.6V를 제거하므로 출력은 0.1V 만 다시 볼 수 있습니다 (부정확도에 대한 무시할 수있는 마이너스 전압 제외).

R3을 통한 외부 5V 소스는 D1의 양극에서 약 0.6V를 생성합니다. 지금은 입력 신호를 무시하십시오. D1의 0.6V 레벨은 R1을 통해 D2의 양극으로 전송됩니다.

D2의 캐소드는 10k 저항을 통해 0V에 연결되어 있기 때문에 D2는 전도 직전에 있습니다.이 지점에서 신호의 반 정밀도 반파 정류를 수행해야합니다.

신호는 D2의 양극에 도달하고 모든 양수 값은 D2의 순방향 바이어스를 더욱 향상시켜 신호의 양의 반주기가 R2를 통해 출력으로 전송됩니다.

D2는 순방향 바이어스의 신호에 있기 때문에 신호의 음의 부분은 D2의 순방향 바이어스를 줄이고 장치를 끄므로 음의 반주기는 D2를 통과하지 않습니다.

적절한 분석은 신호의 중간 지점 주위에 (출력 파형에서) 왜곡을 보여 주지만 첫 번째 근사치로서 정밀 반파 정류기와 합리적인 유사성을 나타냅니다.