Post on 15-Apr-2017
LOGO รหัสวิชา 353152 วงจรอิเล็กทรอนิกส์ 1
DIODE LIMITERS AND CLAMPERS
1
บทท่ี 6 วงจรตัดและปรับระดับสัญญาณ
จากสญัญาณอนิพทุดงัภาพถา้เราตอ้งการตดัสญัญาณบางส่วนจะท าไดอ้ย่างไร
Input Output
2
?
ท ำไดโ้ดยกำรใช ้ วงจรตดัสัญญาณ (Clipper Circuit)
วงจรตดัสัญญาณ (Clipper Circuit)
วงจรตัดสัญญาณ เป็นวงจรไดโอดที่ตดัสัญญาณอินพุตบางส่วนที่ไม่ต้องการออกไปจนได้ขนาดสัญญาณเอาต์พุตตามที่โหลดต้องการ สัญญาณเอาต์พุตที่ได้เกิดจากผลรวมหรือผลต่างของสัญญาณอินพุตกับสัญญาณแหล่งจ่ายอ้างองิ(แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง)
แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ
1.วงจรตัดสัญญาณแบบอนุกรม
2.วงจรตัดสัญญาณแบบขนาน
3
วงจรตัดสัญญาณแบบอนุกรม4
โครงสรำ้งพื้นฐำนของวงจรตดัสญัญำณแบบอนุกรม เป็นกำรต่อไดโอดอนุกรมกบั
โหลด เมื่อพจิำรณำไดโอดในทำงอดุมคติ
เราทราบว่าถ้าต้องการให้ไดโอดในอุดมคติท างานหรือลัดวงจร ต้องจ่ายแรงดนัให้ Vin มค่ีามากกว่า V ส าหรับกรณีนีสั้ญญาณบวกของ Vin เท่าน้ันที่ท าให้ไดโอดท างานได้ ส่วนสัญญาณด้านลบจะถูกตัดทิง้ไปดังน้ัน Vo จึงเท่ากบัผลรวมหรือผลต่างของขนาด Vin และ V
5 วงจรตดัสัญญาณแบบอนุกรม
Example 1
6 วงจรตดัสัญญาณแบบอนุกรมจงเขยีนรูปคลืน่ของ Vo
1. สญัญาณ Vo คือแรงดนัท่ีตกคร่อม R2. เม่ือแรงดนั Vin ป้อนใหก้บัวงจร
3. หาแรงดนัท่ีไดโอดหยดุท างาน
4. ใช ้KVL หา Vo
Example 2
วำดรูปคลื่นเอำตพ์ตุของแรงดนัอนิพตุเมื่อผ่ำนวงจรตดัสญัญำณ
- จำก vi =20 V (0T/2) เรำสำมำรถวำดวงจรไดด้งั
- จำก vi =-10 V (T/2T) เรำสำมำรถวำดวงจรไดด้งั
7
V 25V 5V 20 ov
V 0)0( RRiv Ro
8 วงจรตดัสัญญาณแบบขนาน
9
Example 3วำดแรงดนัเอำตพ์ตุเมื่อแรงดนัอนิพตุคือสญัญำณสำมเหลี่ยม
10 วงจรตัดสัญญาณแบบขนาน
11 วงจรตดัสัญญาณแบบขนานDetermine the output voltage waveform.
การปรบัระดบัสญัญาณสูงขึ้นหรอืต า่ลงโดยทีแ่รงดบั p-p ยงัคงเดมิท าไดอ้ย่างไร12
ภาพที่ 1 สัญญาณออสซิลโลสโคป ภาพที่ 2 สัญญาณออสซิลโลสโคป
วงจรปรบัระดบัสญัญำณ
เป็นวงจรที่สำมำรถปรบัเปลี่ยนระดบัสญัญำณ โดยที่ลกัษณะของสญัญำณไม่เปลี่ยนแปลง
13
ชนิดแบ่งตามลกัษณะสญัญาณได ้๒ แบบ คือ๑. วงจรปรับระดบัสญัญาณทางบวก
๑.๑ แบบไม่มีไบอสั๑.๒ แบบมีไบอสั
๒. วงจรปรับระดบัสญัญาณทางลบ๒.๑ แบบไม่มีไบอสั๒.๒ แบบมีไบอสั
สมมติใหด้ว้ยเกบ็ประจุในวงจรไดร้บัประจุหรือคำบประจุดว้ยเวลำ 𝟓𝝉 และไดโอดในวงจรเป็นไดโอด
ในอดุมคติ
ขอ้จ ำกดัของ 𝝉 ท ำใหท้รำบว่ำ กำรจะปรบัระดบัสญัญำณ 𝑽𝒊 ดำ้นใดดำ้นหน่ึงใหม้ีค่ำเป็นศูนยเ์พื่อมำ
รวมกบัสญัญำณอกีดำ้นหน่ึงใหป้รำกฏที่เอำตพ์ตุ ตอ้งเลอืกค่ำ R ที่เหมำะสมมำต่อขนำนกบัภำระ
14 วงจรปรบัระดบัสญัญำณ
ในการวเิคราะห์วงจรปรับระดบัสัญญาณมข้ีอตกลงเบือ้งต้นดนันี้
1. เร่ิมพจิารณาส่วนของสัญญาณ 𝒗𝒊ที่ไบอสัตรงต่อไดโอดโดยข้ามสัญญาณ 𝒗𝒊 ช่วงหน่ึงที่ยงัไม่ท าให้ไดโอดได้รับไบอสัตรง
2.สมมติว่าไดโอดได้การไบอสัตรง C จะอดัประจุทันที่เพือ่ให้ได้ระดับแรงดันไฟฟ้าทีว่งจรก าหนด
3.สมมติว่าระหว่างช่วงเวลาที่ไดโอดเปิดวงจร(ไบอสักลบั) C จะมีระดับแรงดันไฟฟ้าเท่ากับขณะอดัประจุเต็มที่
4.ตลอดการวิเคราะห์ควรทราบต าแหน่งขั้วอ้างองิของ 𝒗𝒐 เพือ่ให้มั่นใจว่าระดับ 𝒗𝒐 ถูกต้อง
5.ควรระลกึถึงกฎทั่วไปที่ว่าการขึน้ลงของรูปคลืน่ 𝒗𝒐จะต้องเหมาะสมกบัการขึน้ลงของสัญญาณหรือการสวิงของสัญญาณ 𝒗𝒊 ทั้งหมด
15 วงจรปรบัระดบัสญัญำณ
16วงจรปรบัระดบัสญัญำณ
Example 4 จงหาค่า 5𝜏 และเขยีนรูปคลืน่ของ 𝒗𝒐17
A
D
C
B
Example 4
ความถ่ี 1000Hz ท าใหท้ราบวา่ในแต่ละคาบเวลา T=1/f=1ms แต่ละคร่ึงคาบเท่ากบั 0.5 ms ; ตดัช่วงเวลา 0 → 𝑡1 ออกไปเพราะไดโอดยงัไม่ได้รับการไบอสัตรง(ขั้นตอนท่ี 1 ) ช่วงเวลา 𝑡1 → 𝑡2 สญัญาณ 𝒗𝒊 ไดโอดอยูใ่นสภาพลดัวงจร ดงัรูป B มี 𝑣𝑜 = 5𝑉 เม่ือพิจารณา KVL
−20𝑉 + 𝑉𝐶 − 5𝑉 = 0
𝑉𝐶 = 25𝑉
ฉะนั้น C จะอดัประจุจนถึง 25V
ในช่วงเวลา 𝑡2 → 𝑡3แรงดนัไฟฟ้าจากแบตเตอร่ี 5 v ไม่มีผลต่อ 𝑣𝑜 เม่ือพิจารณา KVL +10𝑉 + 25𝑉 − 𝑣𝑜 = 0
𝑣𝑜 = 35𝑉
หาช่วงเวลาคงท่ีในการคายประจุ(𝜏)ของ(C)𝜏 = 𝑅𝐶 = 100𝑘Ω 0.1𝜇𝐹 = 0.01 𝑠 = 10𝑚𝑠
เวลาคายประจุทั้งหมด5𝜏 = 5 10𝑚𝑠 = 50𝑚𝑠
18
ถำ้เปลี่ยนเป็นไดโอด Si ที่มี 𝑽𝑫 = 𝟎. 𝟕𝑽
เม่ือไดโอดไดร้บัไอบสัตรง วงจรจะเป็นดงัรูปซำ้ย ใช ้KVL มำพจิำรณำทำงดำ้นเอำตพ์ตุ
+𝟓𝑽 − 𝟎. 𝟕𝑽 − 𝒗𝒐 = 𝟎𝒗𝒐 = 𝟓𝑽 − 𝟎. 𝟕𝑽 = 𝟒. 𝟑𝑽
ใช ้KVL −𝟐𝟎𝑽 + 𝑽𝑪 + 𝟎. 𝟕𝑽 − 𝟓𝑽 = 𝟎𝑽𝑪 = 𝟐𝟓𝑽 − 𝟎. 𝟕𝑽 = 𝟐𝟒. 𝟑𝑽
ช่วงเวลำ 𝒕𝟐 → 𝒕𝟑 วงจร กลำง เม่ือใช ้KVL −𝟏𝟎𝑽 + 𝟐𝟒. 𝟑𝑽 − 𝒗𝒐 = 𝟎
𝒗𝒐 = 𝟑𝟒. 𝟑𝑽
19
20
การบา้น ครัง้ที่ 621
1. Determine the output voltage waveform for each circuit in Figure c to f.
22 การบา้น ครัง้ที่ 6
2. Determine the peak forward current through each diode in Figure a to b.
3. Determine the output voltage waveform for each circuit in Figure a to b.
23 การบา้น ครัง้ที่ 6
4. Describe the output waveform of each circuit in Figure a and b. Assume the RC time constant is much greater than the period of the input.5. Repeat Problem 4 with the diodes turned around.