Limiteur et multiplicateur de tension
Outre les circuits de mise en forme d'onde tels que les clippers et les clampers, des diodes sont utilisées pour construire d'autres circuits tels que des limiteurs et des multiplicateurs de tension, que nous aborderons dans ce chapitre. Les diodes ont également une autre application importante connue sous le nom de redresseurs, qui sera discutée plus tard.
Limiteurs
Un autre nom que nous rencontrons souvent en parcourant ces tondeuses et pinces est le circuit limiteur. UNElimiter circuit peut être compris comme celui qui empêche la tension de sortie de dépasser une valeur prédéterminée.
Il s'agit plus ou moins d'un circuit écrêteur qui ne permet pas de dépasser la valeur spécifiée du signal. En fait, l'écrêtage peut être qualifié de limite extrême. Par conséquent, la limitation peut être comprise comme un écrêtage régulier.
L'image suivante montre quelques exemples de circuits limiteurs -
Les performances d'un circuit limiteur peuvent être comprises à partir de sa courbe caractéristique de transfert. Un exemple d'une telle courbe est le suivant.
Les limites inférieure et supérieure sont spécifiées dans le graphique qui indiquent les caractéristiques du limiteur. La tension de sortie pour un tel graphique peut être comprise comme
$$ V_ {0} = L _ {-}, KV_ {i}, L _ {+} $$
Où
$$ L _ {-} = V_ {i} \ leq \ frac {L _ {-}} {k} $$
$$ KV_ {i} = \ frac {L _ {-}} {k} <V_ {i} <\ frac {L _ {+}} {k} $$
$$ L _ {+} = V_ {i} \ geq \ frac {L _ {+}} {K} $$
Types de limiteurs
Il existe quelques types de limiteurs tels que
Unipolar Limiter - Ce circuit limite le signal dans un sens.
Bipolar Limiter - Ce circuit limite le signal de deux manières.
Soft Limiter - La sortie peut changer dans ce circuit pour même un léger changement dans l'entrée.
Hard Limiter - La sortie ne changera pas facilement avec le changement du signal d'entrée.
Single Limiter - Ce circuit utilise une diode pour la limitation.
Double Limiter - Ce circuit utilise deux diodes pour la limitation.
Multiplicateurs de tension
Il existe des applications où la tension doit être multipliée dans certains cas. Cela peut être fait facilement à l'aide d'un simple circuit utilisant des diodes et des condensateurs. Si la tension est doublée, un tel circuit est appelé doubleur de tension. Cela peut être étendu pour faire un tripleur de tension ou un quadrupleur de tension ou ainsi de suite pour obtenir des tensions CC élevées.
Pour mieux comprendre, considérons un circuit qui multiplie la tension par un facteur 2. Ce circuit peut être appelé Voltage Doubler. La figure suivante montre le circuit d'un doubleur de tension.
La tension d'entrée appliquée sera un signal alternatif qui se présente sous la forme d'une onde sinusoïdale comme indiqué sur la figure ci-dessous.
Travail
Le circuit multiplicateur de tension peut être compris en analysant chaque demi-cycle du signal d'entrée. Chaque cycle fait fonctionner les diodes et les condensateurs de manière différente. Essayons de comprendre cela.
During the first positive half cycle- Lorsque le signal d'entrée est appliqué, le condensateur $ C_ {1} $ est chargé et la diode $ D_ {1} $ est polarisée en direct. Alors que la diode $ D_ {2} $ est polarisée en inverse et que le condensateur $ C_ {2} $ ne reçoit aucune charge. Cela rend la sortie $ V_ {0} $ à $ V_ {m} $
Cela peut être compris à partir de la figure suivante.
Ainsi, pendant 0 à $ \ pi $, la tension de sortie produite sera $ V_ {max} $. Le condensateur $ C_ {1} $ est chargé via la diode polarisée en direct $ D_ {1} $ pour donner la sortie, tandis que $ C_ {2} $ ne se charge pas. Cette tension apparaît à la sortie.
During the negative half cycle- Après cela, lorsque le demi-cycle négatif arrive, la diode $ D_ {1} $ est polarisée en inverse et la diode $ D_ {2} $ est polarisée en direct. La diode $ D_ {2} $ reçoit la charge à travers le condensateur $ C_ {2} $ qui se charge pendant ce processus. Le courant circule alors à travers le condensateur $ C_ {1} $ qui se décharge. Il peut être compris à partir de la figure suivante.
Ainsi, pendant $ \ pi $ à $ 2 \ pi $, la tension aux bornes du condensateur $ C_ {2} $ sera $ V_ {max} $. Alors que le condensateur $ C_ {1} $ qui est complètement chargé, a tendance à se décharger. Maintenant, les tensions des deux condensateurs apparaissent ensemble à la sortie, qui est $ 2V_ {max} $. Ainsi, la tension de sortie $ V_ {0} $ pendant ce cycle est $ 2V_ {max} $
During the next positive half cycle- Le condensateur $ C_ {1} $ est chargé par l'alimentation et la diode $ D_ {1} $ est polarisée en direct. Le condensateur $ C_ {2} $ maintient la charge car il ne trouve pas de moyen de se décharger et la diode $ D_ {2} $ est polarisée en inverse. Maintenant, la tension de sortie $ V_ {0} $ de ce cycle obtient les tensions des deux condensateurs qui apparaissent ensemble à la sortie, soit $ 2V_ {max} $.
During the next negative half cycle- Le demi-cycle négatif suivant oblige le condensateur $ C_ {1} $ à se décharger à nouveau de sa pleine charge et la diode $ D_ {1} $ à la polarisation inverse tandis que $ D_ {2} $ avant et le condensateur $ C_ {2} $ pour charger davantage pour maintenir sa tension. Maintenant, la tension de sortie $ V_ {0} $ de ce cycle obtient les tensions des deux condensateurs qui apparaissent ensemble à la sortie, soit $ 2V_ {max} $.
Par conséquent, la tension de sortie $ V_ {0} $ est maintenue à $ 2V_ {max} $ tout au long de son fonctionnement, ce qui fait du circuit un doubleur de tension.
Les multiplicateurs de tension sont principalement utilisés là où des tensions continues élevées sont requises. Par exemple, les tubes à rayons cathodiques et l'écran d'ordinateur.
Diviseur de tension
Alors que des diodes sont utilisées pour multiplier la tension, un ensemble de résistances en série peut être transformé en un petit réseau pour diviser la tension. Ces réseaux sont appelésVoltage Divider réseaux.
Le diviseur de tension est un circuit qui transforme une tension plus élevée en une tension plus petite. Cela se fait à l'aide de résistances connectées en série. La sortie sera une fraction de l'entrée. La tension de sortie dépend de la résistance de la charge qu'elle entraîne.
Essayons de savoir comment fonctionne un circuit diviseur de tension. La figure ci-dessous est un exemple de réseau diviseur de tension simple.
Si nous essayons de dessiner une expression pour la tension de sortie,
$$ V_ {i} = i \ gauche (R_ {1} + R_ {2} \ droite) $$
$$ i = \ frac {V- {i}} {\ gauche (R_ {1} + R_ {2} \ droite)} $$
$$ V_ {0} = i \: R_ {2} \ rightarrow \: i \: = \ frac {V_ {0}} {R_ {2}} $$
En comparant les deux,
$$ \ frac {V_ {0}} {R_ {2}} = \ frac {V_ {i}} {\ left (R_1 + R_ {2} \ right)} $$
$$ V_ {0} = \ frac {V_ {i}} {\ left (R_1 + R_ {2} \ right)} R_ {2} $$
C'est l'expression pour obtenir la valeur de la tension de sortie. Par conséquent, la tension de sortie est divisée en fonction des valeurs de résistance des résistances du réseau. Plus de résistances sont ajoutées pour avoir différentes fractions de tensions de sortie différentes.
Prenons un exemple de problème pour en savoir plus sur les diviseurs de tension.
Exemple
Calculez la tension de sortie d'un réseau ayant une tension d'entrée de 10v avec deux résistances série 2kΩ et 5kΩ.
La tension de sortie $ V_ {0} $ est donnée par
$$ V_ {0} = \ frac {V_ {i}} {\ left (R_1 + R_ {2} \ right)} R_ {2} $$
$$ = \ frac {10} {\ gauche (2 + 5 \ droite) k \ Omega} 5k \ Omega $$
$$ = \ frac {10} {7} \ times 5 = \ frac {50} {7} $$
$$ = 7,142v $$
La tension de sortie $ V_0 $ pour le problème ci-dessus est de 7,14v