DIODY

Oblicz jaki należy zastosować kondensator filtrujący w zasilaczu z prostownikiem jednopołówkowym, tak aby wartość tętnień napięcia wyjściowego nie przekraczała 1V przy prądzie obciążenia równym 20mA.
odpowiedź: C=400µF    rozwiązanie

Aby obliczyć obliczyć wartość tego kondensatora należy skorzystać ze wzoru:

Wzór ten należy poddać przekształceniom matematycznym w taki sposób aby wyliczyć z niego C

C=I_L/(f · U)=0,020/(50 · 1) [A/(Hz·V)]=0,0004 [(F·V/s)/(V/s)]=400µF

C=400µF

zadanie 3.2
Oblicz jaki należy zastosować kondensator filtrujący w zasilaczu z prostownikiem dwupołówkowym, tak aby wartość tętnień napięcia wyjściowego nie przekraczała 1V przy prądzie obciążenia równym 20mA.
odpowiedź: C=200µF   

Aby obliczyć obliczyć wartość tego kondensatora należy skorzystać ze wzoru:

Wzór ten należy poddać przekształceniom matematycznym w taki sposób aby wyliczyć z niego C

C=I_L/(f · U)=0,020/2·(50 · 1) [A/(Hz·V)]=0,0002 [(F·V/s)/(V/s)]=200µF

C=200µF

zadanie 3.3 [1]
Zaprojektuj i oblicz elementy ogranicznika diodowego, którego napięcie wyjściowe nie będzie mniejsze od -4,6V i większe od +4,6V. Do budowy tego ogranicznika użyj tylko rezystorów i diod. Jest to ogranicznik symetryczny. Jeżeli masz problemy to sprawdź rozwiązanie.

Rozwiązanie
Na rysunku przedstawiony jest układ, który spełnia warunki zadania.

Jak to działa i jak obliczyć elementy?
W zadaniu tym nie chodzi o to aby zaprojektować doskonały ogranicznik napięcia i aby brać pod uwagę wszystkie czynniki, należy tylko sprawdzić się w prostym obliczaniu elementów i rozumieniu działanie dzielnika napięciowego i diody.
   Widać, że układ jest symetryczny, a więc wystarczy rozpatrzyć jedną jego część, druga będzie identyczna tylko dla napięć o przeciwnej polaryzacji.
   Rozpatrzmy więc "dodatnią" część układu. Dla napięć wejściowych większych od +4,6V napięcie na wyjściu będzie ograniczone do takiej właśnie wartości. Na katodzie diody D1 jest napięcie U_R3 wynikające z dzielnika napięcia złożonego z rezystorów R2 i R3. Napięcie to wstępnie polaryzuje diodę w kierunku zaporowym tak, że dla napięć mniejszych od zakładanego napięcia ograniczenia (4,6V) dioda nie przewodzi i napięcie na wyjściu jest równe napięciu wejściowemu. Zakładany spadek napięcia na przewodzącej diodzie to U_D=0,6V. Jeżeli napięcie na wejściu wzrośnie na tyle aby spolaryzować diodę w kierunku przewodzenia (U_D=0,6V) to napięcie na wyjściu będzie równe sumie spadków napięć na diodzie D1 i na rezystorze R3.

U_wy=U_D+ U_R3

Skoro napięcie na wyjściu ma być ograniczone do wartości 4,6V, a spadek napięcia na diodzie jest równy 0,6V to z tego wynika, że napięcie U_R3 musi być równe 4V.

Aby wyliczyć wartości rezystorów R2 i R3 należy zrobić kilka założeń i obliczeń:
- przyjąć napięcie zasilające np. U_cc=12V
- obliczyć podział napięcia zasilającego na dzielniku
- wyliczyć stosunek rezystorów dzielnika
- przyjąć wartość któregoś z rezystorów i obliczyć drugi

Najpierw należy obliczyć jaką częścią założonego napięcia zasilania U_CC=12V jest napięcie U_R3=4V

U_R3/U_CC=4/12 [V/V]=1/3

Widać, że podział napięcia musi być w stosunku 1/3. Przy pewnej wprawie można od razu powiedzieć, że dzielnik który zrealizuje taki podział musi mieć rezystory o wartości R3=R i R2=2R. A oto jak do tego dojść nie mając jeszcze tej wprawy.

Należy skorzystać z wzoru na dzielnika napięcia i kolejno go przekształcać tak aby otrzymać stosunek R3/R2 lub R2/R3:

U_R3=U_CC · R3/(R3 + R2)

U_R3/U_CC=R3/(R3 + R2)

4/12 [V/V]=R3/(R3 + R2) [/]

1/3=R3/(R3 + R2)

Kolejne przekształcenia matematyczne ostatniego wzoru doprowadzą w końcu do postaci:

R2/R3=2

Wystarczy teraz przyjąć wartość rezystora R2=4k i już można wyliczyć, że rezystor R3=2k.
   Ponieważ układ jest symetryczny, to bez obliczania można przyjąć, że:

R2=R5=4k       R3=R4=2k

Uwaga: przy doborze par rezystorów R2 i R3 oraz R4 i R5 należy zadbać o to aby ich rezystancja zastępcza czyli rezystancja połączonych równolegle R2 i R3 oraz R4 i R5 (źródła napięć zasilających należy potraktować jak zwarcie do masy) była mała w porównaniu z rezystorem R1, gdyż to pozwoli na zmniejszenie niestałości źródła napięcia odniesienia opartego na dzielniku napięcia.

Udostępnione na licencji GNU

---