Zaloguj się
Wszystkie
31 lipca 2023
760
Zasada prostowania dwupołówkowego
Idealna dioda z poprzedniego odcinka kursu przepuszcza dodatnie połówki przyłożonego napięcia zmiennego i nie przepuszcza połówki ujemne. Nie jest to zbyt ekonomiczny sposób działania i stąd zaprojektowano prostowniki, które przenoszą zarówno dodatnie jak i ujemne połówki sygnału wejściowego. Zazwyczaj tego typu prostowniki, dobrze znane z układów zasilających, są nazywane „prostownikami dwupołówkowymi”. Właściwie jednak powinniśmy mówić o prostowniku „pełnookresowym”. Nazwa „dwupołówkowy” jest jednak tak dobrze ugruntowana, że nadal jej używamy. Poniższy rysunek pokazuje różnicę pomiędzy napięciem wyjściowym U2 idealnej diody z poprzedniego odcinka, a napięciem wyjściowym U3 układu omawianego w tym odcinku.
Zasada prostowania dwupołówkowego
Zasadę działania układu ilustruje poniższy rysunek. Inwerter elektroniczny przełącza wyjście albo bezpośrednio na napięcie wejściowe, albo na wyjście wzmacniacza odwracającego o współczynniku wzmocnienia dokładnie –1. Układ przełącza się przy przejściu napięcia wejściowego przez zero. Dla dodatniej połówki sygnału wejściowego przełącznik znajduje się w pozycji A. Sygnał wejściowy pojawia się bezpośrednio na wyjściu. Dla ujemnego sygnału wejściowego przełącznik przełącza się do pozycji B i do wyjścia podłącza się wyjście wzmacniacza odwracającego. Spowodowało to zamianę ujemnego sygnału wejściowego na równie duży sygnał dodatni.
Schemat tego układu
Praktyczny schemat został przedstawiony na poniższym rysunku. Rozpoznasz podstawowy układ wzmacniacza odwracającego: rezystor R1 między wejściem układu a wejściem odwracającym op-ampa, równie duży rezystor między wyjściem a wspomnianym wejściem. Tylko teraz między wyjściem op-ampa a wyjściem układu jest dodatkowa dioda. Oczywiście dioda ta służy jako inwerter elektroniczny, łącząc wejście bezpośrednio z wyjściem lub włączając pomiędzy nimi wzmacniacz odwracający.
Działanie układu
Działanie układu omówimy na podstawie wykresów na poniższym rysunku. Załóżmy, że na wejście podajemy napięcie dodatnie. Jest to wejście odwracające, więc na wyjściu op-ampu pojawi się napięcie ujemne i dioda nie będzie przewodzić. Jeżeli na wejście układu przyłożymy napięcie ujemne, to wejście odwracające stanie się ujemne. W związku z tym wyjście op-ampa staje się dodatnie i dioda zaczyna przewodzić. Rezystor sprzężenia zwrotnego R2 zapewnia teraz, że napięcie na wejściu odwracającym staje się równe napięciu na wejściu nieodwracającym (zero woltów). Układ działa teraz jak zwykły wzmacniacz odwracający, napięcie wyjściowe jest absolutnie takie samo jak napięcie wejściowe, ale o przeciwnej polaryzacji. Krótko mówiąc, teraz napięcie na wyjściu jest również dodatnie. Prostowanie w pełnym okresie jest faktem!
Ten układ jest bardzo prosty, a mimo to nieczęsto widuje się go w praktycznych zastosowaniach. Wynika to z bardzo przykrej cechy. Jak już napisano, dioda wyłącza op-amp dla dodatnich napięć wejściowych. Dwa rezystory R1 i R2 łączą wtedy wejście z wyjściem. Jeśli chcesz zbudować precyzyjny prostownik, to na tych rezystorach nie powinno odkładać się żadne napięcie. Przecież wtedy napięcie wyjściowe stałoby się mniejsze od napięcia wejściowego, a tego na pewno nie chcemy. Jednak prostownik jest zawsze obciążony przez następny obwód. Zatem przez obciążenie, które można zasymulować podłączeniem rezystora R4, płynie prąd I od wejścia przez R1 i R2.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
