σελ 72-77
3.7.4. Ψαλιδιστής
Μια άλλη ενδιαφέρουσα εφαρμογή των διόδων είναι ο ψαλιδιστής < περιοριστής τάσης. Σ' ένα κύκλωμα ψαλιδισμού, η τάση εξόδου περιορίζεται σε κάποια στάθμη και εμποδίζεται ν' αναπτυχθεί πέρα από μία ορισμένη θετική ή αρνητική τιμή. Μια ψαλιδισμένη τάση μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν ένας ψηφιακός παλμός σε ψηφιακά κυκλώματα ή στον ηλεκτρονικό υπολογιστή.
Το κύκλωμα του σχήματος 3.7.11 είναι ένα κύκλωμα θετικού ψαλιδιστή και περιορίζει την τάση εξοδου σε μια τιμή κάτω απο μια ορισμένη στάθμη π.χ. κάτω από 5,7 V^v
Va = 5 V .
Έστω ότι η πηγή εισόδου έχει τάση V. =15 ημ ( ωί ) και η τιμή της τάσης VA είναι 5V. Κατά τη θετική ημιπερίοδο (0 < t < T/2), η τάση εξόδου ακολουθεί την τάση εισόδου, διότι δεν υπάρχει ρεύμα στο κύκλωμα (αφού η δίοδος δεν άγει) μέχρι που η τάση εισόδου γίνεται V. > 5,7V. Τότε κυκλοφορεί ρεύμα στο κύκλωμα και είναι:
Παράδειγμα 3.7.3
Για τον πλήρη ανορθωτή του σχήματος 3.7.5 με φίλτρο πυκνωτή, η μέγιστη τάση εισόδου είναι Vm = 24 V. Η τάση φόρτου πρέπει να έχει μέση τιμή Vdc =18 V και το συνεχές ρεύμα φόρτου Idc = 500 mA. Αν η συχνότητα της τάσης δικτύου είναι f = 50 Hz, να ευρεθεί ο απαιτούμενος πυκνωτής για ικανοποιητική εξομάλυνση της τάσης εξόδου.
Σχήμα 3.7.11.Κύκλωμα θετικού ψαλιδιστή
3.7.12
Στο σχήμα 3.7.12 φαίνονται οι τάσεις εισόδου και εξόδου.
Το σχήμα 3.7.13 δίνει το κύκλωμα αρνητικού ψαλιδιστή καθώς και τις τάσεις εισόδου και εξόδου. Κατά τη θετική ημιπερίοδο της τάσης η δίοδος δεν άγει και η τάση εξόδου ισούται με την τάση εισόδου. Κατά την αρνητική ημιπερίοδο, η τάση περιορίζεται σε τιμή: VL > - VB.
Vi,V.
Σχήμα 3.7.12
Τάσεις εισόδου και εξόδου (κόκκινη) θετικού ψαλιδιστή.
Σχήμα 3.7.13.
Αρνητικός ψαλιδιστής. (α) Κύκλωμα (β) Κυματομορφές εισόδου και εξόδου
Με συνδυασμό των δυο παραπάνω κυκλωμάτων, όπως δείχνει το σχήμα 3.7.14, δημιουργείται ένας διπλός ψαλιδιστής.
O διπλός ψαλιδιστής μπορεί να γίνει και με 2 διόδους Zener συνδεδεμένες όπως στο σχήμα 3.7.15.
Σχήμα 3.7.14.
Διπλός ψαλιδιστής με κοινές διόδους (α) Κύκλωμα (β) Κυματομορφή εξόδου
Σχήμα 3.7.15. Διπλός ψαλιδιστής με Zener. (α) Κύκλωμα, (β) Κυματομορφή εξόδου
Παράδειγμα 3.7.4
Στο κυκϊωμα του σχήματος 3.7.15 η μέγιστη τιμη της τάσης εισόδου είναι Vm =15 ν.Οι δίοδοι Zener έχουν την ίδια τάση VZ =10 V. Δίδεται R= 10 ΚΩ. Να σχεδιασθεί η τάση εξόδου VL.
Λύση
Εξετάζουμε τις πιο κάτω περιπτώσεις : 0 < Vi <10V: Τότε η δίοδος Zener Ζ1 άγει διότι είναι πολωμένη ορθά, ενώ η δίοδος Zener Ζ2 δεν άγει διότι δεν έχει φθάσει στην τάση διάσπασης. Επομένως VL = V..
10 <V. < 15V: Τότε VZ2 = 10V, VZ1 = 0,7V. Άρα VL = 10,7 V.
-10 <V. < 0: Τότε κατ' αναλογία με την πρώτη περίπτωση VL = V..
-15 <V. < -10: Θα ισχυει VZ1 = -10V , VZ2 = -0,7V. Επομένως
VL = -10,7V. Η τάση εξόδου φαίνεται στο σχήμα 3.7.16
Σχήμα 3.7.16 Τάση εξόδου παραδείγματος
3.7.5. Διπλασιαστής τάσης
Σε μερικές εφαρμογές, όπως π.χ. σε παλμογράφο η σε οθόνη υπολογιστή, η ηλεκτρική ισχύς είναι μικρή αλλά χρειάζεται ανύψωση της τάσης του κυκλώματος 2, 3 ή και περισσότερες φορές. Τα κυκλώματα που ανυψώνουν, άρα πολλαπλασιάζουν, την τάση λέγονται πολλαπλασιαστές τάσης και εάν η τάση διπλασιάζεται το κύκλωμα λέγεται διπλασιαστής τάσης. Στο σχήμα 3.7.17 φαίνεται ένας διπλασιαστής τάσης και η προκύπτουσα κυματομορφή εξόδου VL.
Σχήμα 3.7.17 Διπλασιαστή τάσης (α) Κύκλωμα, (β) Κυματομορφές
Κατά την αρνητική ημιπερίοδο η δίοδος D1 πολώνεται ορθά, ενώ η D2 πολώνεται ανάστροφα. O πυκνωτής C1 φορτίζεται με την μέγιστη τάση εισόδου Vm. Κατά την αρνητική ημιπερίοδο, η δίοδος D2 άγει ενώ η D1 είναι ανάστροφα πολωμένη. Οι πυκνωτές C1 και C2 είναι συνδεδεμένοι σε σειρά και φορτίζονται έτσι ώστε:
VC! + VC2 = Vm 3.7.13
Το φορτίο του ήδη φορτισμένου πυκνωτή C1 μεταφέρεται στον πυκνωτή C2 και επομένως:
Vc2 = 2Vm 3.7.14
Η τάση αυτή του πυκνωτή C2 εφαρμόζεται και στα άκρα της αντίστασης φόρτου. Εάν η αντίσταση φόρτου RL έχει μεγάλη τιμή, τότε η σταθερά χρόνου εκφόρτισης του πυκνωτή είναι μεγάλη με συνέπεια η τάση εξόδου να παραμένει σταθερή και διπλάσια της τάσης εισόδου.
Εκτός του διπλασιαστή τάσης, υπάρχει τριπλασιαστής, τετραπλα- σιαστής ή πολλαπλασιαστής τάσης, αλλά με τα κυκλώματα αυτά θ' ασχοληθούμε στη Β' και Γ' έτος.
