Vài thí dụ:
Dạng sóng Trị trung bình và hiệu dụng
Hình 1.6
1.3.2. Mạch chỉnh lưu nửa sóng (một bán kỳ)
Trong mạch này ta dùng kiểu mẫu lý tưởng hoặc gần đúng của diode trong việc phân tích
mạch.
Dạng mạch căn bản cùng các dạng sóng (thí dụ hình sin) ở ngõ vào và ngõ ra như hình 1.7
Diode chỉ dẫn điện khi bán kỳ dương của v
i
(t) đưa vào mạch
Ta có:
- Biên độ đỉnh của v
o
(t)
V
dcm
= V
m
- 0.7V (1.6)
- Ðiện thế trung bình ngõ ra:
- Ðiện thế đỉnh phân cực nghịch của diode là:
V
RM
=V
m
(1.8)
Ta cũng có thể chỉnh lưu lấy bán kỳ âm bằng cách đổi đầu diode.
1.3.3. Chỉnh lưu toàn sóng với biến thế có điểm giữa
Mạch cơ bản như hình 1.8a; Dạng sóng ở 2 cuộn thứ cấp như hình 1.8b
- Ở bán kỳ dương, diode D
1
phân cực thuận và dẫn điện trong lúc diode D
2
phân cực nghịch nên
xem như hở mạch (hình 1.9)
- Ở bán kỳ âm, diode D
2
phân cực thuận và dẫn điện trong lúc diode D
1
phân cực nghịch nên xem
như hở mạch (Hình 1.10)
Ðể ý là trong 2 trường hợp, I
L
đều chạy qua R
L
theo chiều từ trên xuống và dòng điện đều có
mặt ở hai bán kỳ. Ðiện thế đỉnh ở 2 đầu R
L
là:
V
dcm
=V
m
-0,7V (1.9)
Và điện thế đỉnh phân cực nghịch ở mỗi diode khi ngưng dẫn là:
V
RM
=V
dcm
+V
m
=2V
m
-0,7V (1.10)
- Dạng sóng thường trực ở 2 đầu R
L
được diễn tả ở hình 1.11
Người ta cũng có thể chỉnh lưu để tạo ra điện thế âm ở 2 đầu R
L
bằng cách đổi cực của 2
diode lại.
1.3.4. Chỉnh lưu toàn sóng dùng cầu diode
Mạch cơ bản
- Ở bán kỳ dương của nguồn điện, D
2
và D
4
phân cực thuận và dẫn điện trong lúc D
1
và D
2
phân
cực nghịch xem như hở mạch. Dùng kiểu mẫu điện thế ngưỡng, mạch điện được vẽ lại như hình 1.13
- Ở bán kỳ âm của nguồn điện, D
1
và D
3
phân cực thuận và dẫn điện trong lúc D
2
, D
4
phân cực
nghịch xem như hở mạch (Hình 1.14)
Từ các mạch tương đương trên ta thấy:
- Ðiện thế đỉnh V
dcm
ngang qua hai đầu R
L
là:
V
dcm
=V
m
-2V
D
=V
m
-1.4V (1.12)
- Ðiện thế đỉnh phân cực nghịch V
RM
ở mỗi diode là:
V
RM
=V
dcm
+V
D
=V
m
-V
D
V
RM
=V
m
-0,7V (1.13)
Ðể ý là dòng điện trung bình chạy qua mỗi cặp diode khi dẫn điện chỉ bằng 1/2 dòng điện
trung bình qua tải.
1.3.5. Chỉnh lưu với tụ lọc
Ta xem lại mạch chỉnh lưu toàn sóng với biến thế có điểm giữa. Như kết qủa phần trên:
- Ðiện thế đỉnh ở 2 đầu R
L
là: V
dcm
=V
m
-0,7V
- Ðiện thế trung bình ở 2 đầu R
L
là: V
DC
=0,637V
dcm
Nếu ta thay R
L
bằng 1 tụ điện có điện dung C. Trong thời điểm từ t=0 đến t=T/4, tụ C sẽ nạp
nhanh đến điện thế đỉnh V
dcm
. Nếu dòng rỉ của tụ điện không đáng kể, tụ C sẽ không phóng điện và
điện thế 2 đầu tụ được giữ không đổi là V
dcm
. Ðây là trường hợp lý tưởng. Thực tế, điện thế trung
bình thay đổi từ 0,637V
dcm
đến V
dcm
. Thực ra nguồn điện phải cung cấp cho tải, thí dụ R
L
mắc song
song với tụ C. Ở bán ký dương tụ C nạp điện đến trị V
dcm
. Khi nguồn điện bắt đầu giảm, tụ C phóng
điện qua R
L
cho đến khi gặp bán kỳ kế tiếp tụ C mới nạp điện lại đến V
dcm
và chu kỳ này cứ lặp đi
lặp lại. Hình 1.16 mô tả chi tiết dạng sóng ở 2 đầu tụ C (tức R
L
). Hiệu thế sóng dư đỉnh đối đỉnh
được ký hiệu là V
r(p-p)
.
Do điện thế đỉnh tối đa là V
dcm
nên điện thế trung bình tối thiểu là
V
dcmin
=V
dcm
-V
r(p-p)
* Hệ số sóng dư: (ripple factor)
Ta xem lại dạng sóng ở 2 đầu R
L
. Bằng nguyên lý chồng chất, ta có thể xem như điện thế 2 đầu
tải bằng tổng của thành phần một chiều V
DC
với thành phần sóng dư xoay chiều có tần số gấp đôi tần
số của nguồn điện chỉnh lưu.
Vì thời gian nạp điện thường rất nhỏ so với thời gian phóng điện nên dạng của thành phần sóng
dư có thể xem gần đúng như dạng tam giác
Hệ số sóng dư quyết định chất lượng của mạch chỉnh lưu.
* Phương trình điện thế sóng dư
Nếu gọi i
c
là dòng phóng điện của tụ điện có điện dung C và V
C
là điện thế 2 đầu tụ điện thì:
Nếu sự thay đổi điện thế 2 đầu tụ là tuyến tính thì dòng điện i
c
là dòng điện một chiều.
Nếu coi sóng dư có dạng tam giác thì dòng phóng của tụ là hằng số và ký hiệu là I
DC
. Ðó
chính là dòng điện qua tải
Với f là tần số của nguồn điện chỉnh lưu.
Nếu gọi f
r
là tần số sóng dư, ta có
Như vậy sóng dư tỉ lệ thuận với dòng điện trung bình qua tải và tỉ lệ nghịch với điện dung C.
Sóng dư sẽ tăng gấp đôi khi chỉnh lưu nửa sóng vì lúc đó f=f
r
1.4. MẠCH CẮT (Clippers)
1.4.1 Mạch cắt nối tiếp.
1.4.2 Mạch cắt song song.
Mạch này dùng để cắt một phần tín hiệu xoay chiều. Mạch chỉnh lưu nửa sóng là một thí dụ
đơn giản về mạch cắt.
1.4.1. Mạch cắt nối tiếp
Dạng căn bản như hình 1.20. Hình 1.21 cho thâý đáp ứng của mạch cắt căn bản đối với các
dạng sóng thông dụng khi coi diode là lý tưởng.
Bây giờ nếu ta mắc thêm một nguồn điện thế một chiều V nối tiếp với diode như hình 1.22b.
Nếu tín hiệu vào v
i
(t) có dạng hình sin với điện thế đỉnh là Vm thì ngõ ra sẽ có dạng như hình vẽ
1.22c với điện thế đỉnh V
m
-V tức V
0
=V
i
-V (coi diode lý tưởng)
1.4.2. Mạch cắt song song
* Mạch căn bản có dạng
Hình 1.24 là đáp ứng của mạch cắt song song căn bản với các dạng sóng thông dụng (diode lý
tưởng)
* Mạch có phân cực
Ta cũng có thể mắc thêm một nguồn điện thế 1 chiều V nối tiếp với diode. Dạng sóng ngõ ra
sẽ tùy thuộc vào cực tính của nguồn điện một chiều và diode.
Thí dụ: ta xác định v
0
của mạch điện hình 1.25 khi v
i
có dạng tam giác và diode xem như lý
tưởng
- Khi diode dẫn điện: v
0
=V=4V
- Khi v
i
=V=4V, Diode đổi trạng thái từ ngưng dẫn sang dẫn điện hoặc ngược lại
- Khi v
i
<V=4V, diode dẫn điện ⇒ vo=V=4V
- Khi v
i
>V=4V, diode ngưng dẫn ⇒ V
o
= v
i
Hình 1.26 là dạng và biên độ của ngõ ra v0
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét