Rektifikasi dan penyingkat
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| diodes/ˈdaɪəʊdz/ | dioda |
| capacitor/kəˈpæsɪtə/ | kapasitor |
| rectification/ˌrektɪfɪˈkeɪʃn/ | rektifikasi |
| smoothing/ˈsmuːðɪŋ/ | penyaring |
| ripple/ˈrɪpl/ | riak |
| forward-biased/ˈfɔːwəd ˈbaɪəst/ | bias maju |
| reverse-biased/rɪˈvɜːs ˈbaɪəst/ | bias mundur |
| bridge rectifier/brɪdʒ ˈrektɪfaɪə/ | penyearah jembatan |
Di dalam pengecas telefon
- Pengecas telefon mengambil voltan utama selang-seli yang berbalik lima puluh kali sesaat, dan menghantar kepada telefon satu arus $5\ \text{V}$ yang stabil.
- Antara kedua-dua perkara itu terdapat tepat komponen lesson ini: diod untuk menghentikan pembalikan, dan kapasitor untuk melicinkan apa yang tinggal.
- Penyelarasan ialah penukaran arus selang-seli kepada arus terus (satu arah). Itu adalah definisi bertanda.
- Pelicinan kemudian adalah menggunakan kapasitor merentasi beban untuk mengurangkan riak keluaran penyelarasan.
Apa yang dilakukan oleh diod
- Diod hanya menghantar arus apabila ia dibiaskan maju: anodnya, hujung rata simbol segitiga, lebih positif daripada katodnya, baris.
- Sebaliknya ia dibiaskan mundur dan bertindak seperti suis terbuka.
- Anggap ia sebagai ideal: rintangan sifar satu arah, tak terhingga arah lain.
- Arus konvensional selalu mengalir melalui diod dalam arah yang ditunjuk oleh segitiga. Setiap soalan "lengkapkan litar" adalah satu peraturan itu, diterapkan kepada setiap diod satu demi satu.
Dioda menghantarkan arus:
Sifat satu arah inilah yang memungkinkan dioda merektifikasi a.c. menjadi d.c.
Cocokkan setiap istilah dengan definisi yang ditandai oleh penguji.
Arus direktifikasi masih bervariasi; yang membuatnya searah adalah ia tidak pernah memutar arah.
Penyelarasan separuh gelombang
- Diod tunggal dalam siri dengan beban hanya membiarkan separuh positif setiap kitaran. Dalam separuh negatif ia dibiaskan mundur dan tiada arus mengalir langsung.
- Keluaran ialah gelombang separuh positif yang dipisahkan oleh ** jurang s平 rata** yang sama panjang. Keluaran purata $= V_0/\pi \approx 0.32\,V_0$.
- Separuh daripada input dibuang, dan keluaran sangat tidak sekata.
Bengkak, kemudian tiada apa-apa, kemudian bengkak
Rektifikasi gelombang-half menggunakan ____ diode.
Satu diode tunggal meneruskan siklus positif dan memblokir siklus negatif (meninggalkan celah).
Melukis litar separuh gelombang
- Sumber, satu diod dalam siri, beban, dan $V_{\text{OUT}}$ diambil merentasi beban. Segitiga menunjukkan arah mana arus keluaran mesti mengalir.
- Jika kapasitor pelicin dikehendaki ia diletakkan selari dengan beban, jangan sekali-kali dalam siri. Kapasitor dalam siri akan menghalang arus terus sepenuhnya, yang merupakan lawan daripada tujuan sebenarnya.
Satu diod dalam talian, satu kapasitor merentasi beban
Di mana kapasitor penyaring ditempatkan?
Harus mengalir MELEWATI beban antar puncak, yang membutuhkannya paralel. Seri akan memblokir d.c. sepenuhnya, yang merupakan kebalikan dari tujuannya.
Penyelarasan penuh gelombang
- Penyelarasan jambatan menggunakan empat diod supaya arus beban mengalir dalam arah yang sama tanpa mengira terminal input mana yang positif.
- Keluaran ialah rentetan bengkak positif berterusan tanpa jurang, pada dua kali frekuensi input. Keluaran purata $= 2V_0/\pi \approx 0.64\,V_0$, dua kali nilai separuh gelombang.
- Keseluruhan input digunakan, dan apa yang tinggal jauh lebih mudah dilicinkan.
Tiada jurang, dan dua kali lebih kerap
Jalur rektifier dan penyingkat
Perhatikan input bolak-balik berubah menjadi output searah yang lebih halus.
Berapa banyak diode dalam jembatan (rektifikasi gelombang-penuh)?
Empat diode, tersusun sedemikian rupa sehingga arus beban selalu mengalir ke satu arah terlepas dari terminal input mana yang positif.
Output rektifikasi gelombang-penuh berulang dua kali frekuensi input a.c.
Kedua siklus parsial menjadi tonjolan positif, sehingga riak keluaran berfrekuensi ganda frekuensi input.
Contoh terpecahkan: menjelaskan jambatan
- Jelaskan bagaimana empat diod menghasilkan penyelarasan penuh gelombang. Ini adalah penanda empat piawai, dan ia diberi markah atas penamaan diod.
- Apabila terminal P positif: arus meninggalkan P, melalui diod yang menunjuk menjauhi P ke atas beban, mengalir turun melalui beban, dan kembali ke Q melalui diod yang menunjuk ke arah Q. Dua lagi dibiaskan mundur dan tidak membawa apa-apa.
- Apabila Q positif: pasangan lain menghantar arus, tetapi mereka disusun supaya arus masih memasuki beban di bahagian atas.
- Jadi arus dalam beban adalah dalam arah yang sama dalam kedua-dua separuh kitaran. Katakan pasangan mana menghantar arus dalam setiap separuh kitaran dan bahagian mana dari beban yang positif.
Dua diod pada satu masa, satu arah melalui beban
Urutkan penjelasan satu siklus parsial dari rektifier jembatan.
Jawaban bernilai empat poin diberikan atas penamaan pasangan konduktif pada setiap setengah siklus, bukan karena menyatakan bahwa arus "mengalir ke arah yang sama".
Melengkapkan jambatan
- Diberikan jambatan dengan diod hilang, gunakan satu peraturan: kedua-dua diod disambung ke terminal keluaran positif menunjuk ke arahnya, dan kedua-dua diod disambung ke terminal keluaran negatif menunjuk menjauinya.
- Satu diod dengan cara yang salah sama ada melakukan litar pintas bekalan pada separuh kitaran atau tidak menghantar apa-apa langsung.
- Periksa jawaban Anda dengan melacak satu setengah siklus penuh mengelilingi loop sebelum melanjutkan.
Pada penyearah jembatan, kedua dioda yang terhubung ke terminal output positif mengarah ke dalamnya.
Dan keduanya yang terhubung ke terminal negatif mengarah menjauh darinya. Satu dioda dibalik akan menyebabkan hubung singkat sumber pada setengah siklus atau tidak mengalirkan arus apa pun.
Penghalusan dengan kapasitor
- Pasang kapasitor $C$ sejajar dengan beban $R$. Pada bagian naik setiap pulsa, ia mengisi muatan hingga mendekati puncak.
- Pada bagian turun, dan melalui celah apa pun, dioda terbias balik, sehingga kapasitor mengosongkan muatan melalui beban dan mempertahankan arus tetap mengalir. Peluruhan ini memiliki konstanta waktu $RC$.
- Pada puncak berikutnya, kapasitor mengisi ulang. Tegangan output kini berada dekat dengan puncak dengan sedikit penurunan, dan besarnya penurunan tersebut adalah riak.
Tidak pernah sampai nol, tidak pernah melebihi puncak
Untuk meratakan (smoothing) output penyearahan, Anda menghubungkan kapasitor:
Secara paralel, kapasitor terisi hingga puncak dan kemudian mengosongkan muatannya melalui beban di antara puncak-puncak tersebut, menjaga tegangan tetap tinggi.
Contoh kerja: seberapa besar riaknya
- Penyearah gelombang setengah yang dialiri dari sumber $50\ \text{Hz}$ memiliki kapasitor $470\ \mu\text{F}$ yang dipasang sejajar dengan beban $1.2\ \text{k}\Omega$. Perkirakan penurunan pecahan antar puncak, dan jelaskan apa yang akan berubah jika menggunakan jembatan.
- Penyearah gelombang setengah menghasilkan satu puncak per siklus, jadi jarak antar puncak adalah $T = 1/50 = 20\ \text{ms}$.
- Konstanta waktu: $RC = (1.2\times10^3)(470\times10^{-6}) = 0.56\ \text{s}$.
- Pengosongan: $V = V_0 e^{-t/RC} = V_0 e^{-0.020/0.56} = 0.965\,V_0$, yaitu penurunan sekitar $3.5\%$.
- Dengan jembatan, jarak antar puncak hanya $10\ \text{ms}$, sehingga penurunannya menjadi setengahnya, yaitu sekitar $1.8\%$. Karena $t \ll RC$, riaknya kira-kira $V_0 t/(RC)$: berbanding lurus dengan waktu antar puncak, dan berbanding terbalik dengan kedua $R$ dan $C$.
Penyearah gelombang penuh dari sumber 50 Hz mengisi beban 1,2 kilo-ohm dengan kapasitor 470 mikrofarad. Berapa milidetik yang berlalu antara puncak-puncak output?
Output gelombang penuh berjalan pada dua kali frekuensi input, sehingga 100 puncak per detik dan 10 ms di antaranya. Gelombang tunggal akan menghasilkan 20 ms dan riak sekitar dua kali lebih besar.
Rata-rata output penyearah gelombang tunggal adalah $V_0$ dibagi dengan ____.
Gelombang tunggal menghasilkan 0,32 V0; jembatan menggunakan kedua setengah siklus dan menggandakannya menjadi 2V0/pi = 0,64 V0. Jembatan juga menggandakan frekuensi riak, itulah sebabnya kapasitor yang sama meratakannya lebih baik.
Apa yang mengurangi riak, dan bagaimana cara menggambarnya
- Kapasitansi $C$ yang lebih besar: muatan tersimpan lebih banyak, sehingga penurunan antara puncak lebih kecil.
- Hambatan $R$ yang lebih besar: arus beban lebih kecil, sehingga pengosongan lebih lambat. Perhatikan bahwa ini adalah hambatan beban, sehingga beban berat (hambatan $R$ yang lebih kecil) membuat riak lebih buruk.
- Penyearah gelombang penuh alih-alih gelombang setengah: waktu pengosongan antara puncak lebih singkat.
- Untuk menggambarnya: gambarlah cembungan-cembungan secara samar, lalu buat kurva yang sentuh setiap puncak, melengkung turun perlahan, dan berbelok tajam ke atas tempat cembungan berikutnya bertemu dengannya. Kurva ini tidak pernah mencapai nol dan tidak pernah naik melebihi puncak.
Konstanta waktu $RC$ yang lebih besar mengikuti garis puncak
Pilih semua perubahan yang mengurangi riak.
Nilai $RC$ yang lebih besar (atau waktu yang lebih sedikit antar puncak) membuat kapasitor mengisi kurang di antara puncak — riak lebih kecil. Kapasitor yang lebih kecil melakukan sebaliknya.
⟦⟧ Nilai yang sering terlewat
- Kapasitor pemulus dipasang sejajar dengan beban, dalam rangkaian paralel. Jika seri, kapasitor akan memblokir arus seccu (d.c.) sepenuhnya.
- Dalam penjelasan jembatan, sebutkan pasangan dioda mana yang menghantarkan pada setiap setengah siklus. Pernyataan "Arus mengalir ke arah yang sama" saja hanya bernilai satu dari empat poin penilaian.
- Output penyearah gelombang penuh memiliki frekuensi dua kali frekuensi input, bukan frekuensi yang sama.
- Rintangan beban yang lebih kecil berarti ripari yang lebih besar, karena kapasitor mengisi discharged lebih cepat.
- Setengah gelombang memiliki celah nol yang datar; gelombang penuh tidak memilikinya. Gambarlah celah dengan lebar yang sama seperti tonjolan.
Anda telah memahaminya
- Penyadapan mengubah arus bolak-balik menjadi arus dalam satu arah; dioda hanya menghantarkan saat terbias maju, searah dengan panah segitiganya
- Setengah gelombang menggunakan satu dioda dan meneruskan setengah dari setiap siklus, rata-rata $V_0/\pi$; jembatan empat dioda meneruskan kedua setengahnya, rata-rata $2V_0/\pi$, pada frekuensi dua kali lipatnya
- sebuah kapasitor sejajar dengan beban melicinkan dengan cara mengisi discharged melalui beban di antara puncak-puncaknya, dengan konstanta waktu $RC$
- ripari mengecil dengan $C$ yang lebih besar, rintangan beban yang lebih besar, dan penyadapan gelombang penuh alih-alih setengah gelombang