Tema 5: Anàlisi de circuits amb díodes. Aplicacions

Transcripción

1 Tema 5: Anàlisi de circuits amb díodes. Aplicacions 1. Models lineals i Anàlisi de circuits amb díodes 2. Aplicacions en gran senyal Exemples varis 3. Model en petit senyal Exemple d aplicació 1. Anàlisi de circuits i Models Càlcul exacte Punto B Curva característica del diodo Punto de trabajo Línea de carga Punto A V I SS V = I 0 e V qv KT R = 0 V 1 = I 0 SS e = V V nvt I R 1 V SS = V RI 0 e V nvt 1 Equació trascendent 1. Resolució gràfica 2. Càlcul numèric 1

2 1. Anàlisi de circuits i Models Resolució gràfica Paper milimetrat. Important quan s empren fulls de característiques (gràfiques de característiques) Càlcul numèric P. Ex. Aproximacions succesives Cas anterior amb I 0 =10 na, R=100Ω, V SS =5V i nv T =40mV efinim f(v ) i es tracta de trobar els zeros de f. Bolzano per exemple f ( V ) Solució : V = 0.703V i I =43mA V nvt = V 1 SS V RI 0 e 1. Anàlisi de Circuits i Models Models Models lineals Circuits equivalents 2

3 1. Anàlisi de circuits i Models Models LINEALS V - I I I I V V V V γ V γ V γ MOEL 1 V γ =0 R =0 ON V =0 I >0 OFF V <Vγ I =0 MOEL 2 V γ R =0 ON V =V γ I >0 OFF V <V γ I =0 R MOEL 3 V γ ON V =V γ R I OFF V <V γ I =0 1. Anàlisi de Circuits i Models Circuits equivalents V - I R MOEL 1 V γ =0 R =0 ON V =0 I >0 OFF V <Vγ I =0 V γ MOEL 2 V γ R =0 ON V =V γ I >0 OFF V <V γ I =0 V γ MOEL 3 V γ R ON V =V γ R I OFF V <V γ I =0 3

4 1. Anàlisi de circuits i Models Exemple anterior Agafem model V γ =0.7 (típic a Silici) Suposem hipòtesi de diode ON, circuit equivalent : R V SS V γ VSS RI Vγ = 0 I = 43mA Veim que I >0, per tant es verifica la hipòtesi de funcionament del díode 1. Anàlisi de Circuits i Models Models Models lineals Circuits equivalents 4

5 1. Anàlisi de circuits i Models - V Z Models LINEALS En directe ja està En inversa I Z I I V Z V V Z V MOEL 1 V Ζ R =0 Zener V =-V Ζ I <0 OFF V Z <V <V γ I =0 R MOEL 2 V Ζ Zener -V =- V Ζ R Z I Z OFF V Z <V <V γ I =0 1. Anàlisi de Circuits i Models Circuits equivalents En directe mateixos que abans I Z - V Z R Z V Ζ V Ζ MOEL 1 V Ζ R =0 Zener V =-V Ζ I <0 OFF V Z <V <V γ I =0 MOEL 2 V Ζ R Zener -V =- V Ζ R Z I Z OFF V Z <V <V γ I =0 5

6 1. Anàlisi de Circuits i Models Algorisme de Solució Suposar hipòtesis inicials de conducció/no conducció dels díodes Aplicar model lineal i resoldre circuit Hipòtesis OK? NO SI Fi del problema Fer noves hipòtesis de conducció/no conducció dels díodes 1. Anàlisi de Circuits i Models Exemple. Calculem funció transferència i sortida per l entrada senyalada 15 sen (ω t) 6

7 1. Anàlisi de Circuits i Models Funció de transferència iodo A en conducción Ambos diodos al corte iodo B en conducción 1. Anàlisi de Circuits i Models Resposta del circuit Porción de v in recortada por el diodo A 7

8 2. Aplicacions Circuits rectificadors Rectificador mitja ona Rectificador ona completa Circuits detectors de màxim (mínim) Problema del filtrat Circuits demoduladors Circuits reguladors Circuits retalladors Circuits limitadors Circuits dobladors de tensió Circuits lògics Circuits rectificadors 2. Aplicacions Rectificar Procés de conversió d un senyal altern en un altre senyal d una única polaritat Rectificador de mitja ona 8

9 V 1 R V V(1) V V(2) -2.5V -5. V(1)- V(2) 50mA 25mA SEL>> 0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms I(d1) Time 2. Aplicacions Circuits rectificadors Rectificador de doble ona V m sen (ω t) R V m sen (ω t) V I R R L V O - (a) iagrama del circuito iodo A en conducción iodo B en conducción (b) Tensión de salida 9

10 V I 1 2 R R 4 5 R L 3 V O V(1) V(2) V(4) V SEL>> V(5) 0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms V(3) Time Exercici : Pont de íodes V S - R L V O - 10

11 2. Aplicacions Circuits detectors de màxim (mínim) R V I C V O V(1) V SEL>> -1. 0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms V(2) Time 2. Aplicacions Circuit detector de mínim R V I C V O V(1) -2.5V SEL>> -6. 0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms V(2) Time 11

12 2. Aplicacions Filtrat Carga (a) iagrama del circuito En conducción iodo al corte En conducción (b) Formas de onda de la tensión (c) Formas de onda de la corriente 12

13 Filtrat : cas rectificador de doble ona V out emoduladors 2. Aplicacions 13

14 2. Aplicacions Reguladors (Font d alimentació) I carga Regulador de tensión V carga Carga Fuente variable R V R L Circuits retalladors Exemple analitzat a la secció 1 2. Aplicacions Porción de v in recortada por el diodo A iodo A en conducción Ambos diodos al corte iodo B en conducción 14

15 Circuits limitadors 2. Aplicacions Picos positivos fijados a -5 V (a) iagrama del circuito (b) Forma de onda de salida para υ in = 5 sen(ωt) 1 2 5V 1 2 Condensador 100μF i Resistència de càrrega de 1MΩ 15V 5V V 0s 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms 120ms 140ms V(1) V(2) V(1)- V(2) Time 15

16 1 2 5V Condensador 100μF i Resistència de càrrega de 1kΩ 15V V 0s 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms 120ms 140ms V(1) V(2) V(1)- V(2) Time 1 2 5V Condensador 100μF i Resistència de càrrega de 100Ω 15V V 0s 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms 120ms 140ms V(1) V(2) V(1)- V(2) Time 16

17 obladors de tensió 2. Aplicacions Condensadors 100μF i Resistència de càrrega de 1MΩ 1 5V -5V 0s 50ms 100ms 150ms 200ms V(1) V(2) V(3) Time 17

18 1 2 3 Condensadors 100μF i Resistència de càrrega de 10kΩ 1 5V -5V 0s 100ms 200ms 300ms 400ms 500ms V(1) V(2) V(3) Time Condensadors 100μF i Resistència de càrrega de 1kΩ 5V -5V 0s 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms 120ms V(1) V(2) V(3) Time 18

19 Circuits lògics 2. Aplicacions 3. El Model de Petit Senyal Punto Q 19

20 Aplicació en petit senyal Atenuador control.lat per tensió 20