تحقیق درباره تحليل مدار های ديودی

تحقیق درباره تحليل مدار های ديودی

معرفي ديودها: ديود به عنوان ساده ترين اختراع غيرخطي مي باشد كه اين متن در مورد آن شرح داده است. اين عنصر داراي تنوع بسيار بوده و اكثر به يك صورت مورد استفاده قرار ميگيرد يا به بياني ديگر د رتمامي شاخه هاي صنعت الكترونيك كاربرد دارد.
از انواع آن ميتوان به ديود خلا ديود گاز، ديودهاي يك سو ساز فلزي، ديودهاي نيمه هادي و ديودهاي تونل و … اشاره كرد. به ديود نيمه هادي ارجعيت بيشتري مي دهيم چرا كه تئوري مربوط به ساخت اين نوع خاص از انواع ديود مرتبط وصادق براي انواع ديگر است.
2-مشخصات مداري ديود در اين بخش اموزش داده خواهد شد.
در ضمن تكنيكهاي تصويري مورد تاكيدي باشند چرا كه تصوير قابل رويتي از عملكرد مدار را نمايش مي دهند و اطلاعاتي را عرضه مي كنند كه نمي توان صرفا از رفتار چيزي معمار آنها را بدست آورد.
اين تكنيكهاي تصويري شامل رفتار خط بار ac,dc مي باشند كه فراهم آورنده ي سيگنال كوچك و سيگنال بزرگ است. اگر چه اين روشها معمولا در تحليل مدارات ديودي استفاده نمي شوند اما آنها را براي قوي ومحكم ساختن مجموعه آثار ومنابع دانشجويان در اين بخش معرفي كرده ايم.
وقتي ترازيستورها پيچيده مي باشند مشكلات ديگر مواجه شده بسيار راحتتر خواهند بود وقتي كه آنها را با ديود شبيه سازي كنيم.
1-2-خاصيت غيرخطي-ديويد ايده آل

تحقیق درباره تحليل مدار های ديودی
داتشجويان معمولا تحصيل خود را با در نظر گرفتن نمونه هاي خطي مدار آغاز مي كنند كه ساده ترين آنها مقاومت مي باشد. رابطه ي ولت-آمپر يعني همان مشخصه ي vi يك مقاومت با مافوق ساده هم توضيح داده شده است كه ما گاهي اوقات تفسير نموداري آن را بررسي نمي كنيم. مشخصه ي خطي ترازيستور در شكل 1-1-2 مشخص است و مشخصه ي غيرخطي ديويد هم در اينجا به وضوح وجود دارد. وقتي ولتاژ منبع مثبت باشد جريان id هم مثبت خواهد بود.
وديود اتصال كوتاه است و زماني كه vi منفي باشد وجريان ديويد id صفر خواهد بود و ديود اتصال باز خواهد بود مي توان ديويد را به عنوان يك كليد تصور كرد كه با جهت ولتاژ قابل كنترل خواهد بود. اين كليد به ازاي ولتاژهاي مثبت بسته خواهد بود و به ازاي ولتاژهاي منفي كليد باز است.
3-راه ديگر براي بررسي اين المان توجه به جهت هدايت جريان آن است كه فقط از قطب P به قطب n است(شكل 2-1-2-) و اين هدايت زماني وقوع پيدا مي كند كه ولتاژ منبع مثبت باشد وزماني كه ولتاژ منبع منفي باشد ديويد هدايتي نخواهد داشت.
4-محدوديت ديودهاي واقعي كه داراي مشخصه هاي ذاتي مي باشند باعث تفاوت آنها از ديودهاي ايده آل شده است. اين موضوعات در بخشهاي اينده مورد بررسي قرار خواهند گرفت و در مبحث فعلي ديودها ايده آل تصور مي شوند.
مثالهاي پايين در مورد بوجود آوردن بعضي اعمال بر روي سيگنال كه با ديود ميسر است خواهد بود.
مثال 1-1-2: يكسو كننده نيم موج يا قطع كننده مدار
يكي از كاربردهاي مهم ديود در بوجود آوردن ولتاژ dc از و لتاژ Ac منبع است و اين فرايند را يكسو كنندگي مي ناميم. يكي از عوامل مهم در يكسو كنندگي سيگنالهاي با فركانسهايي است كه از چند گانه سارني منبع بدست مي ايد.

تحقیق درباره تحليل مدار های ديودی
يك معاد نمونه براي يكسو سازنيم موج در شكل 3-1-2 آورده شده است.
(الف) ولتاژ منبع سينوسي مي باشد شكل موج ولتاژ با را بدست آوريد ورسم كنيد. ميانگين dc آن را بدست آوريد.
(ب) قسمت الف را تكرار كنيد اگر باشد.
جواب (الف) قانون ولتاژ كيوشهف (kvl) براي مدار3-1-2 عملي خواهد بود

اين معادله داراي دو بخش ناشناخته ي id,VD مي باشد آنها بستگي به مشخصه ي Vi ديود دارند.
بنابراين راه حل براي iD يا VD نياز به جانشين سازي منحني Vi در معادله دارد.
و اين به شكل زير ممكن خواهد بود. منحني مشخصه ي ديود بيان مي كند كه فقط جريان مثبت در مدار جاري خواهد شد. به اين معني كه مي باشد. اگر چه زماني كه ديود در حال هدايت است مي باشد بنابراين جريان در مسير مثبت جاري مي شود تنها زماني كه باشد.
5-زماني كه Vi منفي باشد جهت جريان بايد بر خلاف جهت مبنا باشد ولي ديود در اين جهت نمي تواند هدايت كند بنابراين iD=o خواهد بود زماني كه باشد.
عمل هدايت وعدم هدايت ديود يكسو ساز
(ب) (الف)
6-اين مبحث را ميتوان خلاصه كرد و باترسيم دو مداره يكي براي ورودي هاي بزرگتر از صفر و ديگري براي ورودي هاي كوچكتر از صفر همان طور كه در شكل 4-201 نشان داده شده است.

تحقیق درباره تحليل مدار های ديودی
با استفاده ا زمداراتي كه در شكل نشان داده شده است ناشناخته هاي بدست خواهند آمد بنابراين جريان ديود برابر خواهد بود با:

و ولتاژ ، VL برابر خواهد بود با
7-ولتاژ بار VL و ولتاژ سيگنال Vi در شكل 5-201 رسم شده اند.
توجه كنيد كه شكل موج جريان هم فاز و هم شكل با شكل موج ولتاژ بار VL است.
اين يك يكسو ساز نيم موج سينوسي است و ولتاژ ميانگين آن از تقسيم كردن سطح كل سيگنال بر 216 بدست مي آيد.

شكل 5-201
فيلترهايي با تغذيه ي مثبت
بسط سري فوريه براي VL(+) بيان مي دارد كه :

رابطه ي (2-201)
8-اين عبارت به وضوح بيان ميدارد كه تاثير ديويد فقط براي بوجود آوردن سطح dc يا فركانس برابر فركانس و رودي نبوده اگر چه همچنين اصطلاح فركانس هارمونيك در ولتاژ منبع وجود ندارد.
9-اگر مدار يك سطح ولتاژ dc بوجود آورد، مقدار متوسط سيگنال بايد از هارمونيكها توسط فيلتر كردن Vl(+) جدات نهي و تفكيك شود.
اين عمل معمولا توسط يك فيلتر غيرفعال انجام مي شود همانطور كه درشكل 6-201 مشاهده مي كنيد.

تحقیق درباره تحليل مدار های ديودی
مدار شكل (6-201 الف) يك فيلتر پايين گذر RC ساده را نشان مي دهد.
براي مثال اگر C,R را طوري تنظيم كنيم كه شود واگر
باشد آنگاه دامنه ي ولتاژ خروجي در فركانس now برابر است با با شرط
زماني كه VLn دامنه ي ولتاژ با دو فركانس nw0 مي باشد
(براي مثال )
اگر ا زجريان حلقه استفاده كنيم ولتاژ خروجي برابر خواهد بود با

بنابراين ولتاژ خروجي به ولتاژ ونوسان كوچك ولتاژ Vr بستگي دارد
زماني كه نسبت ولتاژ rms به ولتاژ ريپل سطح dc در نسبت تاثير گذاري فيلتر در جداكردن ولتاژ dc ا زهارمونيكهاي آن اندازه گيري مي شود.

بنابراين ولتاژ ريپل rms تقريبا 01/0 ولتاژ dc خروجي خواهد بود.
10- فيلتر هاي پيچيده تر،مثل فيلترهاي CLC,Lc كه در شكل (6-201 ب) نشان داده شده اند ولتاژ ريپل كوچكتري را بوجود مي آورند.
كه با استفاده از روش رياضي بالا ميتوان آنها را هم حساب كرد.
محاسبه ي دقيق مدارات فيلترينك ويكسوسازها زماني مقدور است كه ديودها را واقعي در نظر بگيريم نه ايده‌آل كه از حيطه ي بحث ما خارج است.
در اين حالت يك باياس معكوس هم به سيگنال اضافه شده است.
شكل موج براي Vl زماني قابل محاسبه است كه در نظر داشته باشيم ديود تنها در حالتي كه Vi مثبت باشد اجازه ي جاري شدن جريان را مي دهد.
در زمان دقيق كه در آنها جريان شروع به جاري شدن مي كند و

تحقیق درباره تحليل مدار های ديودی

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر