Giới hạn và nhân điện áp

Âm nhạc

Giới hạn và nhân điện áp

Vũ Thanh An

29/12/2021

Nội dung chính

Giới hạn và nhân điện áp : Cùng với các mạch định hình sóng như bộ cắt và bộ kẹp, điốt được sử dụng để cấu tạo các mạch khác như giới hạn và nhân điện áp, mà chúng ta sẽ thảo luận trong bài viết này. Điốt cũng có một ứng dụng quan trọng khác được gọi là bộ chỉnh lưu, sẽ được thảo luận ở phần sau.

Giới hạn điện áp – Giới hạn và nhân điện áp

Giới hạn điện áp có thể được hiểu như là một mạch trong đó giới hạn điện áp đầu ra không vượt quá một giá trị xác định trước.

Nó giống như một mạch cắt không cho phép vượt quá giá trị quy định của tín hiệu.

Hình ảnh sau đây cho thấy một số ví dụ về mạch giới hạn:

Hiệu suất của mạch giới hạn có thể được hiểu từ đường đặc tính truyền . Một ví dụ như sau.

Giới hạn dưới và giới hạn trên được chỉ định trong biểu đồ chỉ ra các đặc tính của giới hạn. Điện áp đầu ra cho một đồ thị như vậy có thể được hiểu là

Ở đây

Các loại giới hạn

Có một số loại giới hạn như

Giới hạn đơn cực – Mạch này giới hạn tín hiệu theo một chiều.
Giới hạn lưỡng cực – Mạch này giới hạn tín hiệu theo hai chiều.
Giới hạn mềm – Đầu ra có thể thay đổi trong mạch này dù đầu vào có thay đổi nhỏ.
Giới hạn cứng – Đầu ra sẽ không dễ dàng thay đổi với sự thay đổi của tín hiệu đầu vào.
Giới hạn đơn – Mạch này sử dụng một diode để giới hạn.
Giới hạn kép – Mạch này sử dụng hai điốt để giới hạn.

Nhân điện áp – Giới hạn và nhân điện áp

Có những ứng dụng trong đó điện áp cần được nhân lên trong một số trường hợp. Điều này có thể được thực hiện dễ dàng với sự trợ giúp của một mạch đơn giản sử dụng điốt và tụ điện. Nếu điện áp tăng gấp đôi, một mạch như vậy được gọi là Bộ nhân đôi điện áp. Điều này có thể được mở rộng để tạo một Bộ ghép điện áp hoặc Bộ ghép bốn điện áp, v.v. để có được điện áp DC cao hơn.

Để hiểu rõ hơn, chúng ta hãy xem xét một mạch nhân điện áp với hệ số 2. Mạch này có thể được gọi là Bộ nhân đôi điện áp . Hình dưới đây cho thấy mạch nhân đôi điện áp.

Điện áp đầu vào được áp dụng sẽ là tín hiệu AC có dạng sóng sin như trong hình bên dưới.

Nguyên lý làm việc

Có thể hiểu mạch nhân điện áp bằng cách phân tích từng nửa chu kỳ của tín hiệu đầu vào. Mỗi chu kỳ làm cho điốt và tụ điện hoạt động theo kiểu khác nhau.

Trong nửa chu kỳ dương đầu tiên – Khi tín hiệu đầu vào được đưa vào, tụ điện $C_{1}$ được sạc và diode $D_{1}$ phân cực thuận. Trong khi diode $D_{2}$ được phân cực ngược và tụ điện $C_{2}$ không được sạc. Điều này làm cho đầu ra $V_{0}$ = $V_{m}$

Điều này có thể được hiểu từ hình sau.

Do đó, trong thời gian từ 0 đến π , điện áp đầu ra được tạo ra sẽ là $V_{m a x}$ . Tụ điện $C_{1}$ được sạc qua diode phân cực thuận $D_{1}$ để cung cấp đầu ra, trong khi $C_{2}$ . Điện áp này xuất hiện ở đầu ra.

Trong nửa chu kỳ âm – Khi đến nửa chu kỳ âm, diode $D_{1}$ được phân cực ngược và diode $D_{2}$ phân cực thuận. Điốt $D_{2}$ nhận điện áp qua tụ điện $C_{2}$ sẽ sạc trong quá trình này. Sau đó dòng điện chạy qua tụ điện $C_{1}$ phóng điện. Nó có thể được hiểu từ hình sau.

Do đó trong khoảng $2 π$ đến $2 π$ , điện áp trên tụ điện $C_{2}$ sẽ là $V_{m a x}$ . Trong khi tụ điện $C_{1}$ được sạc đầy sẽ có xu hướng phóng điện. Bây giờ điện áp từ cả hai tụ điện cùng xuất hiện ở đầu ra, là $2 V_{m a x}$ . Vì vậy, điện áp đầu ra $V_{0}$ trong chu kỳ này là $2 V_{m a x}$

Trong nửa chu kỳ dương tiếp theo – Tụ điện $C_{1}$ được sạc từ nguồn cung cấp và diode $D_{1}$ phân cực thuận. Tụ điện $C_{2}$ giữ điện tích vì nó không phóng điện và diode $D_{2}$ phân cực ngược. Bây giờ, điện áp đầu ra $V_{0}$ của chu kỳ này nhận được điện áp từ cả hai tụ điện cùng xuất hiện ở đầu ra, là $2 V_{m a x}$ .

Trong nửa chu kỳ âm tiếp theo – Nửa chu kỳ âm tiếp theo tụ điện $C_{1}$ xả từ lần sạc đầy của nó và diode $D_{1}$ phân cực ngược trong khi $D_{2}$ phân cực thuận và tụ điện $C_{2}$ sạc thêm để duy trì điện áp của nó. Bây giờ, điện áp đầu ra $V_{0}$ của chu kỳ này nhận được điện áp từ cả hai tụ điện cùng xuất hiện ở đầu ra, là 2 $2 V_{m a x}$ .

Do đó, điện áp đầu ra $V_{0}$ được duy trì để trở thành $2 V_{m a x}$ trong suốt quá trình hoạt động của nó, điều này làm cho mạch trở thành một bộ nhân đôi điện áp.

Bộ nhân điện áp chủ yếu được sử dụng ở những nơi yêu cầu điện áp DC cao. Ví dụ, ống tia âm cực và màn hình máy tính.

Rate this post