43
Diode Applications 1 Basic Electronics Basic Electronics DK 03 Diode Applications 2 Chapter 3 Chapter 3 Diode Applications Diode Applications

BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 1

Basic ElectronicsBasic Electronics

DK

03

Diode Applications 2

Chapter 3Chapter 3Diode ApplicationsDiode Applications

Page 2: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 3

เนอหา : การวเคราะหเสนโหลด การประมาณไดโอด ไดโอดในวงจรอเลกทรอนกสทางดจตอล วงจรเรยงกระแส วงจรขลบสญญาณ วงจรแคลมปสญญาณ วงจรทวแรงดน ซเนอรไดโอด

Diode Applications 4

บทนาบทนาการวเคราะหวงจรไดโอด จะนยมใชวงจรสมมล (Equivalent Circuit) เพอใหการวเคราะหกระทาไดโดยงาย

โดยทวไปวงจรสมมลแบบ Ideal และ Simplifiy กเพยงพอเนองจากยงคงใหผลลพธทใกลเคยงกบไดโอดจรง

เราสามารถใชกราฟลกษณะสมบต (Characteristic) ของไดโอดจรง ทไดจากโรงงานผผลต มาวเคราะหเพอหาผลลพธไดเชนเดยวกน โดยวธทางกราฟ ซงจะไดคาทถกตองมากกวา แตยงยากกวา

Page 3: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 5

การวเคราะหเสนโหลดการวเคราะหเสนโหลด (LOAD(LOAD--LINE ANALYSIS)LINE ANALYSIS)การวเคราะหเชงกราฟฟก (Graphic Approach)

การวเคราะหเชงกราฟฟกเพอหาจดทางาน (Point of Operation) หรอ จดสงบ (Quiecent Point) ของวงจร จะไดกราฟลกษณะสมบตของวงจรดงรป (b)

(a) วงจร ไดโอดแบบอนกรม (b) ลกษณะสมบตของวงจร

กราฟลกษณะสมบตของ วงจร จะประกอบดวย กราฟสองเสน คอ1. Diode Characteristic2. Load LineจดตดของสองเสนคอOperating Point

Diode Applications 6

เสนกราฟ Diode Characteristic ไดมาจากขอมลใน Data Sheet ของไดโอดเบอรน นๆ จากโรงงานผผลต เสน Load line หาไดโดยพจารณาจากวงจร

การวาดเสนการวาดเสน Load LineLoad Lineโดยใช KVL E = VD+IDR

1. หาจดตดในแนวแกน X (VD) เมอ ID = 0 --> VD = E2. หาจดตดในแนวแกน Y (ID) เมอ VD = 0 --> ID = E/R

3. ลากเสนตรงระหวางจดตด

จดตดของสองกรฟคอ จดทางาน (Operating Point) ซงเปนคาแรงดนทตกครอม (VDq) ไดโอด และกระแสทไหลผาน(IDq)

Page 4: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 7

ตวอยางท 1วงจรดงรป (a) มลกษณะสมบตของไดโอดดงรป (b) จงหา

(a) VDQ และ IDQ(b) VR

Diode Applications 8

วธทา(a) หาจดตดของเสนโหลดท แกน X และ Y ท VD = 0V

ID = E/R = 10V/1kΩ = 10 10 mAmAท ID = 0A

VD = E = 10 V10 V

(b) หา VR

VR = IDR= 9.25mAx1kΩ

= = 9.25 V9.25 V

วาดเสนโหลดลงไปในกราฟลกษณะสมบตของ ไดโอด จดตดคอ Q-point ดงนน

VVDqDq = 0.78 V= 0.78 VIIdqdq = 9.25 = 9.25 mAmA

Page 5: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 9

ตวอยางท 2เชนเดยวกบ ตวอยางท 1 แตเปลยนคา R = 2 kΩ.

จดตดบนแกน X : ID = E/R = 10V/2kΩ = 5 5 mAmAจดตดบนแกน Y : VD = E = 10 V10 V

(a) Q-pointVVDQ DQ = 0.7 V= 0.7 VIIDQDQ = 4.6 = 4.6 mAmA

(b) VRVR = IDQR

= 4.6mAx2 kΩ

= 9.2 V= 9.2 V

Diode Applications 10

การวเคราะหวงจรไดโอด โดยใชวงจรสมมลอยางงายการวเคราะหวงจรโดยใชกราฟจรงจะยงยากในการไดกราฟของ

ไดโอดแตละตว ซงเราสามารถทาใหงายไดโดยใชกราฟวงจรสมมลอยางงาย(Simplified Equivalent Circuit)

Page 6: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 11

ตวอยางท 3จากตวอยางท 1 ใหหาจดทางานของวงจรโดยใช แบบจาลองวงจรสมมล

อยางงาย (Simplified Equivalent Circuit) ของ Si ไดโอด

Diode Applications 12

วธทา1. วาดกราฟ Simplified Equivalent Circuit เปนเสนตรง ตงฉากกบแกน X ทVD=0.7V และ ID=0mA เมอ VD< 0.7V2. ลากเสนตรง Load Line โดยหาจดตดแกน X,Y เหมอน ตวอยางท 13. จดทางาน คอจดตดของเสนทงสอง

ดงนน Q-Point คอ

IIdqdq = 9.25mA= 9.25mAVVDqDq = 0.7V= 0.7V

Page 7: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 13

การวเคราะหวงจรไดโอด โดยใชแบบจาลองไดโอดอดมคตในหลายกรณการวเคราะหวงจร กนยมใชแบบจาลองอดมคต (Ideal

Diode Model) ถาระดบแรงดนในวงจรมคาสง เนองจะไมมผลกระทบของความผดพลาดจากนก

Diode Applications 14

ตวอยางท 4เชนเดยวกบตวอยางท 1 ใหหาจด

ทางาน โดยใช Ideal Diode Model

วธทา1. วาดกราฟ Ideal Diode Model เปนเสนตรง ตงฉากกบแกน X ท VD=0V และ ID=0mA เมอ VD< 0V2. ลากเสนตรง Load Line โดยหาจดตดแกน X,Y เหมอน ตวอยางท 13. จดทางาน คอจดตดของเสนทงสอง

ดงนน Q-Point คอ

IIdqdq = 10 = 10 mAmAVVDqDq = 0 V= 0 V

Page 8: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 15

การวเคราะหวงจรโดยวธการทางคณตศาสตรการวเคราะหวงจรโดยวธการทางคณตศาสตรประมาณไดโอด (DIODE APPROXIMATIONS)

ในการวเคราะหโดยวธการคานวณ จะใชการประมาณ ซงผลลพธทไดใกลเคยงความจรงในระดบทยอมรบได

วงจรอนกรมไดโอดดงรป (a) ถา R >> racจะสามารถใขกราฟไดโอดดงรป (b) ได

(b)

(a)

Diode Applications 16

การประมาณไดโอดแบบ ซลกอนและเยอรมนเนยม

เมอไดโอด ON ON จะเปรยบเปน

แหลงจายแรงดนขนาด0.7V (Si) หรอ 0.3 V(Ge)

เมอไดโอด OFF OFF จะเปรยบเสมอนวงจร

เปด (Open Circuit)

Page 9: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 17

การประมาณไดโอดแบบอดมคตเมอไดโอด ON ON จะเปรยบเสมอนเปนวงจรปด (Close Circuit)

เมอไดโอด OFF OFF จะเปรยบเสมอนวงจรเปด (Open Circuit)

Diode Applications 18

ขอพจารณาในการวเคราะหวงจรไดโอด

* แรงดนเทรสโฮลด (Thredhold, VT) คอ ระดบแรงดนไบแอสเดนหนา ททาใหไดโอด ON โดยท Ge ม VT ≅ 0.3 V และ Si มVT ≅ 0.7 V

* เมอไดโอด ON แลวแรงดนครอมไดโอด จะคงทเทากบ VT แมจะมการเพมแหลงจายแรงดนในวงจร

* เมอไดโอด ON สามารถเขยนแทนไดโอดไดดวย แหลงจายแรงดน VT โดยขวบวกอยทขาแอโนดของไดโอด

Page 10: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 19

การพจารณาสถานะของไดโอดในวงจรการพจารณาสถานะของไดโอดในวงจร1. แทนทตาแหนงไดโอดดวย ความตานทานทสงมากๆ2. คานวณวาตาแนงไดโอดมกระแสไหลทศทางใดและแรงดนครอมมคาเทาใดโดยท

i. ถากระแสไหล Forward และ แรงดนครอมมากกวา 0.7 Volt ถอวา ไดโอดONii. ถากระแสไหล Forward และ แรงดนครอมนอยกวา 0.7 Volt หรอ กระแสไหล

Reverse ถอวา ไดโอด OFF3. แทนทตาแหนงไดโอดดวย

i. แหลงจายแรงดน 0.7 โวลท ถาไดโอด ONii. Open Circuit ถาไดโอด OFF

Diode Applications 20

ตวอยาง a

+5.0V-

+VO-

R1=1KΩ

+5.0-

+VD-

R1=1KΩ

RD=1MΩ

ID

พสจนการ ON กระแส ID Forwardแรงดน VD = 5 V > 0.7 V

นนคอไดโอด ON

+5.0V-

+VO

-

R1=1KΩ

+VD=0.7V

-

Page 11: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 21

ตวอยาง b

+0.5V-

+VO-

R1=1KΩ

+0.5V-

+VD-

R1=1KΩ

RD=1MΩID

+0.5V-

+VO-

R1=1K Ωพสจนการ ON

กระแส ID Forwardแรงดน VD = 0.5 V < 0.7 V

นนคอDiode OFF

Diode Applications 22

ตวอยาง c

-5.0V+

+VO-

R1=1K Ωกระแส ID Reverseแรงดน VD = -5.0V

Diode OFF

-5.0V

+

+V O-

R1=1KΩ

-5.0+

+VD-

R 1=1KΩ

R D=1M ΩID

Page 12: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 23

ตวอยาง d

+5.0V

-

R1=10kΩ

+5.0V

-

+VD

-

R1=10KΩ

RD=1MΩ

IDR1=1KΩR2

1kΩ

กระแส ID Forwardแรงดน VDจาก R/ = 1MΩ//1kΩ ≅ 1kΩ

VD = 5.0Vx(R/ /R1+ R/ )= 5.0x(1kΩ/11kΩ)

ไดโอด OFF

+5.0V

-

R1=10kΩ

R1=1KΩ

Diode Applications 24

ตวอยางท 5สาหรบวงจรอนกรมของไดโอดดงรป จงหา VD, VR, และ ID

Page 13: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 25

วธทาเนองจากระดบแรงดน 0.5V นอยกวาแรงดนเทรสโฮลดของไดโอดแบบซลกอนทาใหไดโอด ไม ONดงนนID = 0 AVR = IDR

= (0 A) 1.2 kΩ= 0 V

แรงดนครอมไดโอดVD = E

= 0.5 V

Diode Applications 26

ตวอยางท 6จงคานวณหา ID1, VD2, และ Vo สาหรบวงจรในรป

Page 14: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 27

วธทาไดโอด D2 จะ OFF เนองจากถกไบแอสยอนกลบ

ดงนนID1 = 0 A

และVo = IDR

= 0 VและVD2 = E-VD1-Vo

= 12 V - 0 - 0= 12 V

ดงนนVD1 = 0 V

Diode Applications 28

ตวอยางท 7จงคานวณหากระแส I1, I2, และ ID2 ของวงจรในรป

วธทา แหลงจายแรงดนตอใหลกษณะทาให ไดโอด ไบแอสเดนหนาและแรงดนคลอม D2 มากพอท

ทาให D2 ON ดงนน D1 และ D2ON

Page 15: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 29

จาก KVLE = V2+VT1+VT2

ดงนนV2 = 20-0.7-0.7 V = 18.6 V

และI2 = V2 /R2

= 18.6 V/ 5.6 kΩ = 3.32 mAและI1 = VT2/R1

= 0.7 V/3.3kΩ = 0.212 mAและ

ID2 = I2 - 11= 3.32mA-0.212mA = 3.108 mA

Diode Applications 30

ไดโอดในวงจรอเลกทรอนกสทางดจตอลไดโอดในวงจรอเลกทรอนกสทางดจตอล

เกตแบบออร (OR GATES)ตารางความจรงของ OR gateInput1 Input2 Output0 0 00 1 11 0 11 1 1

จากวงจร Output จะไดเปน 1 ถา Input ใด Input หนง เปน 1

Page 16: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 31

ตวอยางท 8จงหาแรงดนเอาทพต Vo และกระแสทไหลผาน I สาหรบวงจรในรป

วธทาไดโอด D1 จะ ON เนองจากม

กระแสไหลจากแหลงจาย E ผาน R ลงกราวด ไดโอด D2 OFF

หมายเหตหมายเหต วงจรนเปนการตอให Input1 เปน 1, Input2 เปน 0 โดยท Logic 1 ประมาณ 10V และ Logic 0 ประมาณ 0 โวลท

Diode Applications 32

ดงนนทเอาทพตVo = E-VD

= 10-0.7 = 9.3 V

นนคอ VO มลอจกเปน 1และ

I = Vo/R= 9.3V/1kΩ= 9.3mA

Page 17: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 33

เกตแบบแอนด (AND GATE)

ตารางความจรง AND gateInput1 Input2 Output0 0 00 1 01 0 01 1 1

จากวงจร Output จะไดเปน 0 ถา Input ใด Input หนง เปน 0

Diode Applications 34

ตวอยางท 9จงหา Vo สาหรบเกตแบบ AND ของรป ดงรป

วธทาจากวงจร

ไดโอด D1 OFF ไดโอด D2 ON

หมายเหตหมายเหต วงจรนเปนการตอให Input1 เปน 1, Input2 เปน 0 โดยท Logic 1 ประมาณ 10V และ Logic 0 ประมาณ 0 โวลท

Page 18: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 35

ทเอาทพตVo = 0.7

นนคอ VO มลอจกเปน 0และ

I = (E-Vo)/R= 9.3V/1kΩ= 9.3mA

Diode Applications 36

วงจรเรยงกระแสวงจรเรยงกระแส (RECTIFIER)(RECTIFIER)

เปนวงจรทใชเปลยนไฟฟากระแสสลบ ใหเปนไฟฟากระแสตรง โดยเอาทพตทไดจะเปนสญญาณ DC มลกษณะเปนชวงๆ เรยกวากระแสตรงแบบพลส (Pulsating DC)

แยกออกเปน

1. วงจรเรยงกระแสแบบครงคลน (HALF-WAVE RECTIFIER)2. วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลน (FULLLF-WAVE RECTIFIER)

Page 19: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 37

วงจรเรยงกระแสแบบครงคลน (Half-Wave Rectifier)

Diode Applications 38

ชวงนากระแส (t = 0 -> T/2)

ชวงไมนากระแส (t = T/2 -> T)

Page 20: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 39

สญญาณเรยงกระแสแบบครงคลน

คาเฉลยของสญญาณเอาทพตคอการอนทเกรต Vo ซงเทากบ

Vdc = 0.318 Vm

Diode Applications 40

ผลกระทบของแรงดนเทรสโฮลด

เมอคดคาแรงดนเทรสโฮลของไดโอด VT จะทาใหคาเฉลยของแรงดนเอาทพต เทากบ

VDC = 0.318 (Vm - VT)

Page 21: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 41

ตวอยางท 10จงวาดเอาทพต Vo และคานวณระดบแรงดน DC ของ

เอาทพตสาหรบวงจรในรป

Diode Applications 42

วธทาVDC = -0.318Vo

= -0.318(20 V) = -6.36 V

Page 22: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 43

แรงดนยอนกลบคายอด (Peak Inverse Voltage, PIV)

บางครงเรยกวา peak reverse voltage, PRV หมายถง อตราพกดแรงดนยอนกลบสงสดทไดโอดสามารถจะทนได ซงเปนคณสมบตของไดโอดแตละตว

การพจารณาวา ไดโอดในวงจรจะรบภาระแรงดนยอนกลบเทาไร ตองพจารณาเมอ ไดโอด OFF และมแรงดนยอนกลบสงสด

Diode Applications 44

วงจร Halfwave Rectifier ดงรป ไดโอดจะมเจอภาระแรงดนยอนกลบสงสดเทากบ Vm

ดงนนตองเลอกใช ไดโอดทมคา PIV ณ Vm

Page 23: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 45

วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนแบบบลดจ (BRIDGED FULL-WAVE RECTIFER)

Diode Applications 46

ชวงเวลา (t = 0 -> T/2) vi เปนบวก

ชวงเวลา (t = T/2 -> T) vi เปนลบ

Page 24: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 47

สญญาณเรยงกระแสแบบเตมคลนแบบบลดจ

คาเฉลยของสญญาณเอาทพตคอ การอนทเกรต Vo ซงเทากบ

VDC = 2(0.318)Vmหรอ

VDC = 0.636Vm

Diode Applications 48

ผลกระทบของแรงดนเทรสโฮลดผลกระทบจะเปนสองเทา เนองจากกระแสไฟฟาไหลผานการไบแอสเดนหนาไดโอด

2 ตว

เมอคดคาแรงดนเทรสโฮลของไดโอด VT จะทาใหคาเฉลยของแรงดนเอาทพตเทากบ

VDC = 0.636(Vm - 2VT)

Page 25: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 49

แรงดนยอนกลบคายอด (Peak Inverse Voltage, PIV)

เชนเดยวกนการพจารณาวา ไดโอดในวงจร แบบบลดจ จะรบภาระแรงดนยอนกลบเทาไร ตองพจารณาเมอ ไดโอด OFF และมแรงดนยอนกลบสงสด

จากรปจะมแรงดนยอนกลบครอม Diodeมากทสดคอแรงดนคลอม VR = Vm

ดงนนตองเลอกใช ไดโอดทมคาPIV ณ Vm

Diode Applications 50

วงจรเรยงกระแสเตมคลนแบบหมอแปลงเซนเตอรแทป(Center-Tapped Transformer Full-wave Rectifier)

หมอแปลงแบบเซนเตอรแทป (CT) จะม ขวทขดลวดทตยภม (Secondary Coil) 3 ขว โดยขวหนงจะตอมาจากตรงกลางของขดลวด

Page 26: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 51

ชวงเวลา (t = 0 -> T/2) vi เปนบวก

ชวงเวลา (t = T/2 -> T) vi เปนลบ

Diode Applications 52

สญญาณเรยงกระแสแบบเตมคลนของวงจรหมอแปลงเซนเตอรแทป

คาเฉลยของสญญาณเอาทพตจะเหมอนกบการใชวงจรบลดจ

VDC = 0.636Vm

Page 27: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 53

แรงดนยอนกลบคายอด (Peak Inverse Voltage, PIV)

ในขณะทไดโอด OFF แรงดนครอมไดโอด จะเทากบแรงดนทขดลวดทตยภม (Primary Coil) ของหมอแปลง บวกกบแรงดนทครอมตวตานทาน R

ดงนนตองเลอกใช ไดโอดทมคาPIV ณ 2Vm

Diode Applications 54

วงจรขลบสญญาณวงจรขลบสญญาณ (CLIPPER CIRCUIT)(CLIPPER CIRCUIT)เปนวงจรทตดสญญาณบางสวนออกไปโดยไมทาใหสญญาณทเหลอม

การบดเบอน

แบงออกไดเปน 2 แบบ คอ

วงจรขลบสญญาณแบบอนกรม (Series Clipper Circuit)วงจรขลบสญญาณแบบขนาน (Pallarel Clipper)

Page 28: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 55

วงจรขลบสญญาณแบบอนกรม (Series Clipper Circuit)

วงจรเรยงกระแสแบบครงคลนถอเปนวงจรขลบสญญาณอยางงาย

Diode Applications 56

ตวอยางท 11จากรปจงหารปคลนของเอาทพต โดยใช Ideal Diode

Page 29: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 57

วธทาจดททาใหสญญาณเรมขลบคอจดท vD=0V. และ i=0mA

ดงนนเมอ vi = -V จงถอเปนแรงดนขดเรมขลบสญญาณ

โดยทไดโอดจะ ON เมอ vi>-V และไดโอดจะเรม OFF เมอ vi<-V

Diode Applications 58

รปสญญาณเอาทพตของวงจร

Page 30: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 59

วงจรขลบสญญาณแบบขนาน (Parallel Clipper Circuit)

Diode Applications 60

ตวอยางท 12จงหา vo ของวงจรดงรปโดยใช Ideal DIode

Page 31: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 61

วธทาจดขดเรมขลบจะเปนจดท id = 0 และ vd = 0 พอด ดวยการแทนคาไดโอด ดวยสวทช ON และกระแส id= 0จะไดวา

vi = vR+vD+V = 0+0+V = V

นนคอแรงดนขดเรมขลบจะอยท vi = V

Diode Applications 62

ดงนนเมอ vi>V จะทาใหไดโอด OFF โดยท

vo = vi

เมอ vi<V จะทาใหไดโอด ON โดยท

vo = vd

Page 32: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 63

ผลกระทบของแรงดนเทรสโฮลด

Diode Applications 64

ตารางสรปวงจรขลบสญญาณ

Page 33: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 65

ตารางสรปวงจรขลบสญญาณ (ตอ)

Diode Applications 66

วงจรแคลมปวงจรแคลมป (CLAMPER)(CLAMPER)ทาหนาทยกหรอลดระดบสญญาณอนพต โดยวงจรจะประกอบดวย ตวเก บ

ประจ, ไดโอด และตวตานทาน

Page 34: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 67

ตวอยางท 13 วงจรแคลมปสญญาณแบบพนฐาน

Diode Applications 68

วธทา

ในขวงครงคลนบวก (t = 0 -> T/2)C จะถก Charge ประจ ผาน D จนมระดบแรงดนเทากบ V

ในขวงครงคลนลบ (t = T/2 -> T)C จะถกเปนเสมอนแหลงจายแรงดนคงทขนาด V ใหแหลงจายแรงดนใน

วงจร จะม vi ตออนกรมกบ V ดงนน แรงดนคลอม R ในชวงนจะเทากบ -2V

Page 35: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 69

อนพตและเอาทพตทได

Diode Applications 70

สรปวงจรแคลมป

Page 36: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 71

สรปวงจรแคลมป (ตอ)

Diode Applications 72

วงจรทวแรงดนวงจรทวแรงดน (Voltage(Voltage--Multiplier Circuits)Multiplier Circuits)

สามารถเพมระดบยอดสญญาณใหเปน 2 เทา, 3 เทา, 4เทา หรอหลายๆ เทาได

Page 37: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 73

วงจรทวคณแรงดน (Voltage Doubler)ทาหนาทเพมแรงดนอนพด ใหไดเอาทพตทมคาสงสดเปนสองเทา

อนพตของวงจรทวแรงดนในทนคอ แรงดนทขดลวดทตยภม จะเปนสญญาณไฟฟากระแสสลบ Vi มคาสงสด = Vm

Diode Applications 74

หลกการทางาน

ในชวงเวลา t= 0-T/2เมอ D1 ON, C1 จะถก Charge ประจผาน D1 จน มแรงดนตกครอมสงสด = Vm

ในชวงเวลา t= T/2-TC1 จะเปนเสมอนแหลงจายแรงดนขนาด Vm ดงนน C2 จะถก Chage ประจ ดวย

แรงดนขนาด Vm+Vi ซงทคาสงสด แรงดนครอม C2 = 2Vm

Page 38: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 75

นนคอเมอเวลาผานพนไป 1 คาบแรงดนทเอาทพตจะมคาเทากบ 2Vm

หมายเหตแรงดนเอาทพตจะเปนแรงดน DC ซงกระแสทจะถกนาไปใชงานจะเปน

ประจทอยใน C2

Diode Applications 76

วงจรทวแรงดนหลายเทา

วงจรดงรปนจะเลอกใชแรงดนเอาทพตได ตงแต 2Vm, 3Vm จนถง 4Vm

Page 39: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 77

ซเนอรไดโอดซเนอรไดโอด (ZENER DIODES)(ZENER DIODES)เมอตอวงจรแบบ Farward Bias ซเนอรไดโอด จะมลกษณะเหมอนไดโอด

ปกตคอนากระแสได แตเมอตอแรงดนให Reverse Bias ซเนอรจะไมนากระแสจนเมอ แรงดนท

ครอมมคา มากกวา VZ กจะกลบมานากระแสอกครง

การใชงาน ซเนอรจะตอแบบReverse Bias

โดยในรปจะแสดงสถาวะ ON และ สภาวะ OFF ของซเนอร

Diode Applications 78

วงจรซเนอรไดโอด

Page 40: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 79

การวเคราะหวงจร ซเนอร จะแทนซเนอรดวยวงจรสมมลคอ เปน Open Circuit ถา ซเนอร OFF และแทนดวย แหลงจายแรงดนขนาด VZ ถา ซเนอรON

(a) การแทนทซเนอรเมอ OFF (b) การแทนทซเนอรเมอ ON

Diode Applications 80

การวเคราะหเพอตรวจสอบการ ON หรอ OFF ของซเนอรในวงจรการตรวจสอบสถานะของซเนอร โดย1. แทนทซเนอรดวยตวตานทานทมคาสงมากๆ หรอการ Open Circuit2. คานวณเพอหาแรงดนครอมตาแหนงนน

ถาแรงดนมคามากกวา VZ แสดงวา ซเนอร ON ถาแรงดนมคานอยกวา VZ แสดงวา ซเนอร OFF

3. เมอทราบสถานะแลวกใหแทนซเนอรดวยวงจรสมมลตามสถานะทเปน (Open หรอ VZ)

Page 41: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 81

ตวอยางท 14วงจรดงรป เมอ VZ = 10V, Vi = 16V, RL = 1.2 kΩ, และ R= 1 kΩซเนอรไดโอดมอตราการทนกาลงสงสด PZM = 30 mW

(a) หา VL, VR, IZ, และ PZ(b) เชนเดยวกนกบ เมอเปลยน RL เปน 3 kΩ.

Diode Applications 82

วธทา(a) ตรวจสอบวา ซเนอร ON หรอไม โดยแทนทตาแหนง ซเนอรดวย Open Circuit แลวหา V

V = (1.2 kΩ) (16V)(1.2kΩ+1kΩ)

= 8.73 V

จะเหนวา มคาตากวา VZ จงทาให ซเนอร OFF

* การคานวณคาตางกวเคราะหเหมอนไมม ซเนอรอย ไดVL = 8.73V, VR=7.27V, Iz = 0A, และ Pz = 0 W

Page 42: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 83

(b) เมอ RL=3k ตรวจสอบการ ON ของซเนอร

V = (3 kΩ)x(16V)(3kΩ+1kΩ)

= 12 V

จะเหนวา มคาสงกวา VZ จงทาให ซเนอร ON

แทนทซเนอรดวย แหลงจายแรงดน 10 V

Diode Applications 84

เมอแทนทซเนอรดวยแหลงจายแรงดน 10 V ดงนน

VL = Vz

= 10V10Vและ

VR = 6V6VIz = 2.67mA2.67mA

Power DissipationPz = VzIz

= (10V)(2.67mA)= 26.7 26.7 mWmW

Page 43: BE03 Diode App 50 - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/beslide/50BE03 Diode App 50.pdf · ในหลายกรณีการวิเคราะห

14/11/50

Diode Applications 85

การอนกรมซเนอรไดโอด (Series Zeners)

แรงดนครอมซเนอรทตออนกรมกนจะมคาเทากบดงรป

VZ = VZ1+VZ2

Diode Applications 86