Raddrizzatori

AC e DC sono due termini frequenti che incontri studiando il flusso di carica elettrica. Alternating Current (AC)ha la proprietà di cambiare il proprio stato continuamente. Ad esempio, se consideriamo un'onda sinusoidale, la corrente scorre in una direzione per mezzo ciclo positivo e nella direzione opposta per mezzo ciclo negativo. D'altra parte,Direct Current (DC) scorre solo in una direzione.

Un circuito elettronico, che produce un segnale CC o un segnale CC pulsato, quando viene applicato un segnale CA è chiamato come un rectifier. Questo capitolo tratta in dettaglio i raddrizzatori basati su amplificatori operazionali.

Tipi di raddrizzatori

I raddrizzatori sono classificati in due tipi: Half wave rectifier e Full wave rectifier. Questa sezione discute in dettaglio su questi due tipi.

Raddrizzatore a mezza onda

UN half wave rectifier è un raddrizzatore che produce mezzi cicli positivi in ​​uscita per un mezzo ciclo dell'input e zero output per l'altro mezzo ciclo dell'input.

Il circuit diagram di un raddrizzatore a semionda è mostrato nella figura seguente.

Si osservi che lo schema del circuito di un raddrizzatore a semionda mostrato sopra sembra un amplificatore invertente, con due diodi D ₁ e D ₂ in aggiunta.

Il working del circuito raddrizzatore a semionda mostrato sopra è spiegato di seguito

• Per il positive half cycledell'ingresso sinusoidale, l'uscita dell'amplificatore operazionale sarà negativa. Quindi, il diodo D ₁ sarà polarizzato in avanti.

• Quando il diodo D ₁ è in polarizzazione diretta, la tensione di uscita dell'amplificatore operazionale sarà -0,7 V. Quindi, il diodo D ₂ sarà polarizzato inversamente. Quindi iloutput voltage del circuito sopra è zero volt.

• Quindi c'è no (zero) output di raddrizzatore a semionda per il semiciclo positivo di un ingresso sinusoidale.

• Per il negative half cycledi ingresso sinusoidale, l'uscita dell'amplificatore operazionale sarà positiva. Quindi, i diodi D ₁ e D ₂ saranno polarizzati inversamente e polarizzati in avanti rispettivamente. Quindi, la tensione di uscita del circuito sopra sarà -

$$ V_0 = - \ left (\ frac {R_f} {R_1} \ right) V_1 $$

• Pertanto, l'uscita di un raddrizzatore a semionda sarà a positive half cycle per un semiciclo negativo dell'ingresso sinusoidale.

Forme d'onda

Il input e output waveforms di un raddrizzatore a semionda sono mostrati nella figura seguente

Come puoi vedere dal grafico sopra, verrà prodotto lo schema del circuito del raddrizzatore a semionda che abbiamo discusso positive half cycles per semicicli negativi di ingresso sinusoidale e zero uscita per semicicli positivi di ingresso sinusoidale

Raddrizzatore a onda intera

UN full wave rectifier produce mezzi cicli positivi all'uscita per entrambi i mezzi cicli dell'input.

Il circuit diagram di un raddrizzatore a onda intera è mostrato nella figura seguente -

Lo schema circuitale sopra è costituito da due amplificatori operazionali, due diodi, D ₁ e D ₂ e cinque resistori, da R ₁ a R ₅ . Ilworking del circuito raddrizzatore a onda intera mostrato sopra è spiegato di seguito -

• Per il positive half cycledi un ingresso sinusoidale, l'uscita del primo amplificatore operazionale sarà negativa. Quindi, i diodi D ₁ e D ₂ saranno polarizzati in avanti e polarizzati inversamente rispettivamente.

• Quindi, la tensione di uscita del primo amplificatore operazionale sarà -

$$ V_ {01} = - \ left (\ frac {R_2} {R_1} \ right) V_i $$

• Si noti che l'uscita del primo amplificatore operazionale è collegata a un resistore R ₄ , che è collegato al terminale invertente del secondo amplificatore operazionale. La tensione presente al terminale non invertente del secondo amplificatore operazionale è 0 V. Quindi, il secondo amplificatore operazionale con resistori, R ₄ e R ₄ funge dainverting amplifier.

• La tensione di uscita del secondo amplificatore operazionale sarà

  $$ V_0 = - \ left (\ frac {R_5} {R_4} \ right) V_ {01} $$

  Substituting il valore di $ V_ {01} $ nell'equazione precedente, otteniamo -

  $$ => V_ {0} = - \ sinistra (\ frac {R_5} {R_4} \ destra) \ sinistra \ {- \ sinistra (\ frac {R_2} {R_1} \ destra) V_ {i} \ destra \ } $$

  $$ => V_ {0} = \ left (\ frac {R_2R_5} {R_1R_4} \ right) V_ {i} $$

• Pertanto, l'uscita di un raddrizzatore a onda intera sarà un semiciclo positivo per il positive half cycledi un ingresso sinusoidale. In questo caso, il guadagno dell'uscita è $ \ frac {R_2R_5} {R_1R_4} $. Se consideriamo $ R_ {1} = R_ {2} = R_ {4} = R_ {5} = R $, il guadagno dell'uscita sarà uno.

• Per il negative half cycledi un ingresso sinusoidale, l'uscita del primo amplificatore operazionale sarà positiva. Quindi, i diodi D ₁ e D ₂ saranno polarizzati inversamente e polarizzati in avanti rispettivamente.

• La tensione di uscita del primo amplificatore operazionale sarà:

$$ V_ {01} = - \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) V_ {i} $$

• L'uscita del primo amplificatore operazionale è direttamente collegata al terminale non invertente del secondo amplificatore operazionale. Ora, il secondo amplificatore operazionale con resistori, R ₄ e R _5, funge danon-inverting amplifier.

  La tensione di uscita del secondo amplificatore operazionale sarà -

  $$ V_ {0} = \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) V_ {01} $$

  Substituting il valore di $ V_ {01} $ nell'equazione precedente, otteniamo

  $$ => V_ {0} = \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) \ left \ {- \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) V_ {i} \ right \} $$

  $$ => V_ {0} = - \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) V_ {i} $$

• Pertanto, l'uscita di un raddrizzatore a onda intera sarà a positive half cycleanche per il semiciclo negativo dell'ingresso sinusoidale. In questo caso, l'ampiezza del guadagno dell'uscita è $ \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) $. Se consideriamo $ R_ {1} = 2R_ {3} = R_ {4} = R_ {5} = R $, il guadagno dell'uscita saràone.

Il input e output waveforms di un raddrizzatore a onda intera sono mostrati nella figura seguente

Come puoi vedere nella figura sopra, lo schema del circuito del raddrizzatore a onda intera che abbiamo considerato produrrà solo positive half cycles per semicicli positivi e negativi di un ingresso sinusoidale.