KÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ. ÊåöÜëáéï4

Transcript

1 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 113 ÊåöÜëáéï4 KÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ Ïé ðåñéóóüôåñåò çëåêôñïíéêýò óõóêåõýò üðùò ïé ôçëåïñüóåéò, ôá óôåñåïöùíéêü óõãêñïôþìáôá êáé ïé õðïëïãéóôýò ñåéüæïíôáé dc ôüóç ãéá íá ëåéôïõñãþóïõí óùóôü. Áöïý ç ôüóç ôçò ãñáììþò åßíáé åíáëëáóóüìåíç, ôï ðñþôï ðñüãìá ðïõ ñåéüæåôáé íá êüíïõìå åßíáé íá ìåôáôñýøïõìå ôçí ac ôüóç ôçò ãñáììþò óå dc ôüóç. Ôï ôìþìá ôçò çëåêôñïíéêþò äéüôáîçò ðïõ ðáñüãåé áõôþ ôçí dc ôüóç ïíïìüæåôáé ôñïöïäïóéáêü (power supply). ÌÝóá óôï ôñïöïäïôéêü õðüñ ïõí êõêëþìáôá ðïõ åðéôñýðïõí ôç ñïþ ôïõ ñåýìáôïò óå ìéá ìüíï êáôåýèõíóç. Ôá êõêëþìáôá áõôü ïíïìüæïíôáé áíïñèùôýò (rectifiers). Ôï êåöüëáéï áõôü ó ïëéüæåé ôá êõêëþìáôá áíüñèùóçò, ôá ößëôñá, ôïõò øáëéäéóôýò, ôïõò áíáññé çôýò, êáé ôïõò ðïëëáðëáóéáóôýò ôüóçò. Ðåñßãñáììá Êåöáëáßïõ 4-1 Ï ÇìéáíïñèùôÞò 4-2 Ï Ìåôáó çìáôéóôþò 4-3 Ï ÁíïñèùôÞò ÐëÞñïõò Êýìáôïò 4-4 H ÃÝöõñá Áíüñèùóçò 4-5 Ößëôñï Åéóüäïõ ôýðïõ Ôóïê 4-6 Ößëôñï Åéóüäïõ ÐõêíùôÞ 4-7 ÁíÜóôñïöç ÔÜóç ÊïñõöÞò êáé Åðßññåõìá 4-8 ëëá ÈÝìáôá Ôñïöïäïóßáò 4-9 Áíß íåõóç Âëáâþí 4-10 ØáëéäéóôÝò êáé ÐåñéïñéóôÝò 4-11 Áíáññé çôýò 4-12 ÐïëëáðëáóéáóôÝò ÔÜóçò Áíôéêåéìåíéêïß Óôü ïé ÌåôÜ ôç ìåëýôç áõôïý ôïõ êåöáëáßïõ ðñýðåé íá åßóôå óå èýóç íá: q Ó åäéüæåôå Ýíá êýêëùìá çìéáíüñèùóçò êáé íá åîçãåßôå ôç ëåéôïõñãßá ôïõ. q Ãíùñßæåôå ôï ñüëï ôïõ ìåôáó çìáôéóôþ åéóüäïõ óôá ôñïöïäïôéêü éó ýïò. q Ó åäéüæåôå Ýíá êýêëùìá ðëþñïõò áíüñèùóçò êáé íá åîçãåßôå ðþò ëåéôïõñãåß. q Ó åäéüæåôå Ýíá êýêëùìá ãýöõñáò áíüñèùóçò êáé íá åîçãåßôå ôç ëåéôïõñãßá ôçò. 113

2 114 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 q Åðéäåßîåôå ìéá åöáñìïãþ ôïõ ößëôñïõ åéóüäïõ ôýðïõ ðõêíùôþ êáé ôïõ ó åôéêïý åðéññåýìáôïò. q ÁíáöÝñåôå ôñåéò óçìáíôéêýò ðñïäéáãñáöýò ðïõ âñßóêïíôáé ó Ýíá öõëëüäéï ðñïäéáãñáöþí ìéáò äéüäïõ áíüñèùóçò. q Åîçãåßôå ðùò ëåéôïõñãåß Ýíáò øáëéäéóôþò (clipper) êáé íá ó åäéüæåôå êõìáôïìïñöýò. q Åîçãåßôå ðùò ëåéôïõñãåß Ýíáò áíáññé çôþò (clamper) êáé íá ó åäéüæåôå êõìáôïìïñöýò. q ÐåñéãñÜöåôå ôç ëåéôïõñãßá ôùí ðïëëáðëáóéáóôþí ôüóçò. Ëåîéëüãéï bias (ðüëùóç) bridge rectifier (ãýöõñá áíüñèùóçò) capacitor-input filter (ößëôñï åéóüäïõ ðõêíùôþ) choke-input filter (ößëôñï åéóüäïõ ôóïê) clamper (áíáññé çôþò) clipper (øáëéäéóôþò) dc value of signal (dc ôéìþ óþìáôïò) filter (ößëôñï) full-wave rectifier (áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò) half-wave rectifier (áíïñèùôþò çìéêýìáôïò) half-wave signal (óþìá çìéêýìáôïò) IC voltage regulator (ñõèìéóôþò ôüóçò ïëïêëçñùìýíïõ êõêëþìáôïò) integrated circuit (ïëïêëçñùìýíï êýêëùìá) passive filter (ðáèçôéêü ößëôñï) peak detector (áíé íåõôþò êïñõöþò) peak inverse voltage (ìýãéóôç áíüóôñïöç ôüóç) polarized capacitor (ðïëùìýíïò ðõêíùôþò) power supply (ôñïöïäïóßá éó ýïò) rectifier (áíïñèùôþò) ripple (êõìüôùóç) surge current (åðßññåõìá) surge resistor (áíôßóôáóç ðåñéïñéóìïý åðéññåýìáôïò) switching regulator (äéáêïðôüìåíïò ñõèìéóôþò) unidirectional load current (ñåýìá öïñôßïõ ìéáò êáôåýèõíóçò) voltage multiplier (ðïëëáðëáóéáóôþò ôüóçò) waveform (êõìáôïìïñöþ) 4-1 Ï ÇìéáíïñèùôÞò Ôï Ó. 4-1á äåß íåé ôï êýêëùìá åíüò çìéáíïñèùôþ (half-wave rectifier). Ç ac ðçãþ äçìéïõñãåß çìéôïíïåéäþ ôüóç. Áí õðïèýóïõìå üôé ìéá äßïäïò åßíáé éäáíéêþ, ç èåôéêþ çìéðåñßïäïò ôçò ôüóçò ôçò ðçãþò èá ðïëþóåé ïñèü ôç äßïäï. Áöïý ï äéáêüðôçò åßíáé êëåéóôüò, üðùò äåß íåé ôï Ó. 4-1â, ç èåôéêþ çìéðåñßïäïò ôçò ôüóçò ðçãþò èá åìöáíéóôåß óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ. Óôçí áñíçôéêþ çìéðåñßïäï, ç äßïäïò åßíáé áíüóôñïöá ðïëùìýíç. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ, ç éäáíéêþ äßïäïò èá åìöáíßæåôáé óáí áíïé ôüò äéáêüðôçò, óýìöùíá ìå ôï Ó. 4-1ã, êáé äå èá Ý ïõìå ôüóç óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ. ÉÄÁÍÉÊÅÓ ÊÕÌÁÔÏÌÏÑÖÅÓ Ôï Ó. 4-2á äåß íåé ôç ãñáöéêþ ðáñüóôáóç ôçò êõìáôïìïñöþò ôçò ôüóçò åéóüäïõ. Ðñüêåéôáé ãéá Ýíá çìéôïíïåéäýò êýìá ìå óôéãìéáßá ôéìþ í in êáé ôéìþ êïñõöþò V p(in). íá áìéãýò çìßôïíï üðùò áõôü Ý åé ìýóç ôéìþ ìçäýí ãéá ìéá ïëüêëçñç ðåñßïäï, åðåéäþ êüèå óôéãìéáßá ôüóç Ý åé ìéá ßóç êáé áíôßèåôç ôüóç ìåôü áðü ñüíï ìéáò çìéðåñéüäïõ. Áí ìåôñþóïõìå ôçí ôüóç áõôþ ì Ýíá dc âïëôüìåôñï, èá Ý ïõìå Ýíäåéîç ìçäýí åðåéäþ ôï dc âïëôüìåôñï ìåôñü ôç ìýóç ôéìþ (Üñá ìçäýí). Óôïí áíïñèùôþ çìéêýìáôïò óôï Ó. 4-2â, ç äßïäïò Üãåé êáôü ôéò èåôéêýò çìéðåñéüäïõò áëëü äåí Üãåé êáôü ôéò áñíçôéêýò. Ãé áõôü, ôï êýêëùìá áðïêüðôåé ôéò áñíçôéêýò çìéðåñéüäïõò, üðùò äåß íåé ôï Ó. 4-2ã.

3 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 115 Ó Þìá 4-1 (á) Éäáíéêüò çìéáíïñèùôþò, (â) Óôç èåôéêþ çìéðåñßïäï, (ã) Óôçí áñíçôéêþ çìéðåñßïäï. Ó Þìá 4-2 (á) Åßóïäïò çìéáíïñèùôþ, (â) Êýêëùìá, (ã) îïäïò çìéáíïñèùôþ. Ç êõìáôïìïñöþ áõôïý ôïõ åßäïõò ïíïìüæåôáé óþìá çìéêýìáôïò Þ çìéêýìá (half-wave signal). Ç ôüóç çìéêýìáôïò äçìéïõñãåß ñåýìá öïñôßïõ ìéáò êáôåýèõíóçò (unidirectional load current). Áõôü óçìáßíåé üôé ôï ñåýìá ñýåé ðñïò ìéá ìüíïí êáôåýèõíóç. Áí ç äßïäïò Þôáí áíôßóôñïöá, ïé ðáëìïß åîüäïõ èá Þôáí áñíçôéêïß. íá çìéêýìá óáí áõôü ôïõ Ó. 4-2ã áðïôåëåß ìéá êõìáéíüìåíç dc ôüóç ðïõ áõîüíåôáé óôï ìýãéóôï, ìåéþíåôáé óôï ìçäýí, êáé êáôüðéí ðáñáìýíåé åêåß êáôü ôç äéüñêåéá ôçò áñíçôéêþò çìéðåñéüäïõ. Äåí åßíáé ôï åßäïò ôçò dc ôüóçò ðïõ ñåéáæüìáóôå ãéá ôïí çëåêôñïíéêü åîïðëéóìü. Åìåßò ñåéáæüìáóôå ìéá óôáèåñþ ôüóç, üðùò áõôþ ðïõ ðáñý åé ìéá ìðáôáñßá. Ãéá íá ðüñïõìå ôýôïéïõ åßäïõò ôüóç, ñåéüæåôáé íá öéëôñüñïõìå (filter) ôï çìéêýìá (ó ïëéüæåôáé áñãüôåñá óôï êåöüëáéï áõôü). ¼ôáí áíé íåýåôå âëüâåò, ìðïñåßôå íá ñçóéìïðïéþóåôå ôçí éäáíéêþ äßïäï ãéá íá áíáëýóåôå Ýíáí áíïñèùôþ çìéêýìáôïò. Êáëü èá åßíáé íá èõìüóôå üôé ç ìýãéóôç ôüóç åîüäïõ éóïýôáé ìå ôç ìýãéóôç ôüóç åéóüäïõ: Éäáíéêü çìéêýìá: V p(out) = V p(in) (4-1) ÅÉÍÁÉ ÊÁËÏ ÍÁ ÃÍÙÑÉÆÅÔÅ ÏÔÉ Ç åíåñãüò (rms) ôéìþ åíüò çìéêýìáôïò ìðïñåß íá êáèïñéóôåß áðü ôïí áêüëïõèï ôýðï: Vrms = 1. 57V avg üðïõ Vavg = Vdc = V p íáò Üëëïò ôýðïò ðïõ ìðïñåß íá ñçóéìïðïéçèåß åßíáé: V p V rms = 2 Ãéá êüèå êõìáôïìïñöþ, ç rms ôéìþ áíôéóôïé åß óôçí éóïäýíáìç dc ôéìþ ðïõ èá Ý åé ôï ßäéï èåñìéêü áðïôýëåóìá.

4 116 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 DC ÔÉÌÇ ÇÌÉÊÕÌÁÔÏÓ Ç dc ôéìþ åíüò óþìáôïò åßíáé ßäéá ìå ôç ìýóç ôéìþ. Áí ìåôñþóåôå Ýíá óþìá ì Ýíá dc âïëôüìåôñï, ç Ýíäåéîç èá åßíáé ßóç ìå ôç ìýóç ôéìþ. Óôá âáóéêü ìáèþìáôá ðñïêýðôåé ç dc ôéìþ åíüò çìéêýìáôïò. Ï ôýðïò ìðïñåß íá ãñáöåß ùò åîþò Vp Çìéêýìá: V dc = (4-2) π Ç áðüäåéîç áõôïý ôïõ ôýðïõ áðáéôåß ìáèçìáôéêþ áíüëõóç, åðåéäþ èá ðñýðåé íá âñïýìå ôç ìýóç ôéìþ ãéá ìéá ðåñßïäï. Áöïý 1/ð 0.318, ìðïñïýìå íá äïýìå ôçí Åîßóùóç (4-2) ãñáììýíç ùò åîþò: V dc 0.318V P ¼ôáí ç åîßóùóç ãñüöåôáé ìå áõôþ ôç ìïñöþ, âëýðïõìå üôé ç ìýóç ôéìþ Þ ç dc ôéìþ éóïýôáé ìå ôï 31.8% ôçò ôéìþò êïñõöþò. Ãéá ðáñüäåéãìá, áí ç ìýãéóôç ôüóç ôïõ çìéêýìáôïò åßíáé 100 V, ç ôéìþ dc ôüóçò Þ ç ìýóç ôéìþ åßíáé 31.8 V. ÓÕ ÍÏÔÇÔÁ ÅÎÏÄÏÕ Ç óõ íüôçôá åîüäïõ åßíáé ßäéá ìå ôç óõ íüôçôá åéóüäïõ. Áõôü åßíáé åõíüçôï üôáí óõãêñßíïõìå ôá Ó. 4-2ã êáé 4-2á. ÊÜèå ðåñßïäïò ôüóçò åéóüäïõ äçìéïõñãåß ìéá ðåñßïäï ôüóçò åîüäïõ. ÅðïìÝíùò, ìðïñïýìå íá ãñüøïõìå: Çìéêýìá: f out = f in (4-3) Èá ñçóéìïðïéþóïõìå áõôüí ôïí ôýðï áñãüôåñá óôá ößëôñá. ÄÅÕÔÅÑÇ ÐÑÏÓÅÃÃÉÓÇ Äåí Ý ïõìå ôýëåéá ôüóç çìéêýìáôïò óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ. Ëüãù ôïõ öñüãìáôïò äõíáìéêïý, ç äßïäïò äåí Üãåé ìý ñé ç ôüóç ôçò ac ðçãþò íá öôüóåé ðåñßðïõ ôá 0.7 V. ¼ôáí ç ìýãéóôç ôüóç ðçãþò åßíáé ðïëý ìåãáëýôåñç áðü ôá 0.7 V, ç ôüóç öïñôßïõ èá ìïéüæåé ìå Ýíá óþìá çìéêýìáôïò. Ãéá ðáñüäåéãìá, áí ç ìýãéóôç ôüóç ðçãþò åßíáé 100 V, ç ôüóç öïñôßïõ èá åßíáé ðïëý êïíôü óôçí ôüóç åíüò ôýëåéïõ çìéêýìáôïò. Áí ç ìýãéóôç ôüóç ðçãþò åßíáé ìüëéò 5 V, ç ôüóç öïñôßïõ èá Ý åé êïñõöþ 4.3 V. ¼ôáí ñåéüæåóôå ìéá êáëýôåñç áðüíôçóç, ñçóéìïðïéåßóôå ôïí áêüëïõèï ôýðï: (Äåýôåñçò ðñïóýããéóçò) çìéêýìá: V p(out) = V p(in) 0.7 V (4-4) ÐÑÏÓÅÃÃÉÓÅÉÓ ÕØÇËÏÔÅÑÙÍ ÔÁÎÅÙÍ Ïé ðåñéóóüôåñïé ó åäéáóôýò èá óéãïõñåõôïýí üôé ç áíôßóôáóç óþìáôïò åßíáé ðïëý ìéêñüôåñç áðü ôçí áíôßóôáóç Thevenin ðïõ âëýðåé ç äßïäïò. Ãé áõôü, ìðïñïýìå íá áãíïþóïõìå ôçí áíôßóôáóç óþìáôïò ó åäüí óå êüèå ðåñßðôùóç. Áí èá ðñýðåé íá Ý åôå ìåãáëýôåñç áêñßâåéá áðü åêåßíçí ôçò äåýôåñçò ðñïóýããéóçò, èá ðñýðåé íá ñçóéìïðïéþóåôå Ýíáí õðïëïãéóôþ êáé Ýíáí ðñïóïìïéùôþ êõêëùìüôùí üðùò ôï MultiSim.? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-1 Ôï Ó. 4-3 äåß íåé Ýíáí áíïñèùôþ çìéêýìáôïò, ðïõ ìðïñåßôå íá êáôáóêåõüóåôå óôïí ðüãêï åñãáóßáò óáò Þ óôçí ïèüíç åíüò õðïëïãéóôþ ìå ôç âïþèåéá ôïõ MultiSim. íáò ðáëìïãñüöïò åßíáé óõíäåäåìýíïò óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò 1 kù. Áõôü èá ìáò äåßîåé ôçí ôüóç öïñôßïõ çìéêýìáôïò. Åðßóçò, óõíäýïõìå êáé Ýíá ðïëýìåôñï óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò 1 kù ãéá íá äéáâüóïõìå ôçí dc ôüóç öïñôßïõ. Õðïëïãßóôå ôéò èåùñçôéêýò ôéìýò ôçò ìýãéóôçò ôüóçò öïñôßïõ êáé ôçò dc ôüóçò öïñôßïõ. Êáôüðéí, óõãêñßíåôå ôéò ôéìýò áõôýò ìå ôéò åíäåßîåéò ôïõ ðáëìïãñüöïõ êáé ôïõ ðïëýìåôñïõ. Ëýóç: Ôï Ó. 4-3 äåß íåé ìéá ðçãþ ac ôùí 10 V êáé ôùí 60 Hz. Ôá ëåéôïõñãéêü äéáãñüììáôá óõíþèùò ðáñïõóéüæïõí ôéò ôüóåéò ôùí ðçãþí ac óáí åíåñãýò ôéìýò Þ ôéìýò rms. Áò èõìçèïýìå üôé åíåñãüò ôéìþ åßíáé ç ôéìþ ìéáò dc ôüóçò ðïõ äçìéïõñãåß ôçí ßäéá ðïóüôçôá èåñìüôçôáò ìå ôçí ac ôüóç.

5 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 117 Ó Þìá 4-3 Åñãáóôçñéáêü ðáñüäåéãìá çìéáíïñèñùôþ Áöïý ç ôüóç ðçãþò åßíáé 10 V rms, ôï ðñþôï ðñüãìá ðïõ èá ðñýðåé íá êüíïõìå åßíáé íá õðïëïãßóïõìå ôç ôéìþ êïñõöþò ìéáò ac ðçãþò. Ãíùñßæåôå áðü ðñïçãïýìåíá ìáèþìáôá üôé ç ôéìþ rms åíüò çìéôïíïåéäïýò êýìáôïò éóïýôáé ìå: V rms = V p ÅðïìÝíùò, ç ìýãéóôç ôüóç ðçãþò óôï Ó. 4-3 åßíáé: V p = V rms V = = 14.1 V Óå ìéá éäáíéêþ äßïäï, ç ìýãéóôç ôüóç öïñôßïõ åßíáé: Ç dc ôüóç öïñôßïõ åßíáé: V p(out) = V p(in) = 14.1 V V p 14 V V dc = = = 4.49 V π π Ìå ôç äåýôåñç ðñïóýããéóç, ðáßñíïõìå ìýãéóôç ôüóç öïñôßïõ: êáé dc ôüóç öïñôßïõ: V p(out) = V p(in) 0.7 V = 14.1 V 0.7 V = 13.4 V

6 118 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 Vp 13.4V V dc = = π π = 4.27 V Ôï Ó. 4-3 äåß íåé ôéò ôéìýò óôïí ðáëìïãñüöï êáé óôï ðïëýìåôñï. Ï ðáëìïãñüöïò ñõèìßæåôáé óôá 5 V ãéá êüèå êýñéá õðïäéáßñåóç (5 V/ Div). Ôï óþìá çìéêýìáôïò Ý åé ôéìþ êïñõöþò ìåôáîý 13 êáé 14 V, ðïõ óõìöùíåß ìå ôï áðïôýëåóìá ôçò äåýôåñçò ðñïóýããéóçò. Êáé ç Ýíäåéîç ôïõ ôï ðïëõìýôñïõ óõìöùíåß áñêåôü ìå ôéò èåùñçôéêýò ôéìýò, åðåéäþ äßíåé ðåñßðïõ 4.22 V. ÐÑÏÂËÇÌÁ ÅÎÁÓÊÇÓÇÓ 4-1 ñçóéìïðïéþíôáò ôï Ó. 4-3, áëëüîôå ôçí ac ðçãþ ôüóçò óå 15 V. Õðïëïãßóôå ìå äåýôåñç ðñïóýããéóç ôç dc ôüóç öïñôßïõ V dc. 4-2 Ï Ìåôáó çìáôéóôþò Ïé åôáéñåßåò çëåêôñéóìïý óôéò ÇíùìÝíåò Ðïëéôåßåò ðáñý ïõí ïíïìáóôéêþ ôüóç ãñáììþò 120 V rms óå ìéá óõ íüôçôá 60 Hz. (Ãéá ôçí ÅÅ, ïé áíôßóôïé åò ôéìýò åßíáé 220 V/ 50 Hz). Ç ðñáãìáôéêþ ôüóç ðïõ ëáìâüíåôáé áðü ìéá ðáñï Þ éó ýïò êõìáßíåôáé áðü 105 V Ýùò 125 V rms, áíüëïãá ìå ôçí þñá, ôïí ôüðï, êáé Üëëïõò ðáñüãïíôåò. Ç ôüóç ãñáììþò åßíáé ðïëý õøçëþ ãéá ôá ðåñéóóüôåñá êõêëþìáôá ðïõ ñçóéìïðïéïýíôáé óôï ôìþìá ôñïöïäïóßáò ó åäüí üëùí ôùí çëåêôñïíéêþí äéáôüîåùí. Ï ìåôáó çìáôéóôþò õðïâéâüæåé ôçí ôüóç ãñáììþò óå áóöáëýóôåñåò êáé áìçëüôåñåò óôüèìåò, ïé ïðïßåò åßíáé ðïëý ðéï êáôüëëçëåò ãéá ñþóç óôéò äéüäïõò, óôá transistors êáé óå Üëëåò çìéáãùãéêýò äéáôüîåéò. ÂÁÓÉÊÇ ÉÄÅÁ Óå ðñïçãïýìåíá ìáèþìáôá ó ïëéüóáìå ëåðôïìåñþò ôï ìåôáó çìáôéóôþ. Óôï êåöüëáéï áõôü èá êüíïõìå ìéá óýíôïìç åðáíüëçøç. Ôï Ó. 4-4 äåß íåé Ýíá ìåôáó çìáôéóôþ. Åäþ âëýðïõìå ôçí ôüóç ãñáììþò ðïõ åöáñìüæåôáé óôï ðñùôåýïí åíüò ìåôáó çìáôéóôþ. ÓõíÞèùò, ç õðïäï Þ ôñïöïäïóßáò Ý åé Ýíáí ôñßôï áêñïäýêôç ãéá ôç ãåßùóç ôçò äéüôáîçò. ÅðåéäÞ ï ëüãïò ôùí ôõëéãìüôùí åßíáé Í 1 /Í 2, ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò õðïâéâüæåôáé üôáí ç Í 1 åßíáé ìåãáëýôåñç áðü ôçí Í 2. ÓÇÌÅÉÁ ÅÍÄÅÉÎÇÓ ÖÁÓÇÓ Áò èõìçèïýìå ôçí Ýííïéá ôùí óçìåßùí Ýíäåéîçò öüóçò (phasing dots) ðïõ åìöáíßæïíôáé óôï ðüíù Üêñï ôùí ôõëéãìüôùí. Ôá óçìåßá áõôü Ý ïõí ôçí ßäéá óôéãìéáßá öüóç. Ìå Üëëá ëüãéá, üôáí ìéá èåôéêþ çìéðåñßïäïò åìöáíßæåôáé óôá Üêñá ôïõ ðñùôåýïíôïò, ìéá èåôéêþ çìéðåñßïäïò åìöáíßæåôáé óôá Üêñá ôïõ äåõôåñåýïíôïò. Áí ç Ýíäåéîç óôç óýíäåóç âñéóêüôáí óôï Üêñï ôçò ãåßùóçò, ç ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò èá Þôáí 180 åêôüò öüóçò óå óýãêñéóç ìå ôçí ôüóç ôïõ ðñùôåýïíôïò. Óôç èåôéêþ çìéðåñßïäï ôçò ôüóçò ôïõ ðñùôåýïíôïò, ôï äåõôåñåýïí Ý åé èåôéêü çìéôïíïåéäýò çìéêýìá óôá Üêñá ôïõ êáé ç äßïäïò åßíáé ïñèü ðïëùìýíç. Óôçí áñíçôéêþ çìéðåñßïäï ôçò ôüóçò ôïõ ðñùôåýïíôïò, ôï äåõôåñåýïí Ý åé áñíçôéêü çìéôïíïåéäýò çìéêýìá óôá Üêñá ôïõ êáé ç äßïäïò åßíáé áíüóôñïöá ðïëùìýíç. Áí õðïèýóïõìå üôé Ý ïõìå éäáíéêþ äßïäï, èá ðüñïõìå ôüóç öïñôßïõ çìéêýìáôïò. ËÏÃÏÓ ÔÕËÉÃÌÁÔÙÍ Áò èõìçèïýìå áðü ðñïçãïýìåíá ìáèþìáôá ôïí áêüëïõèï ôýðï: V1 V 2 = N / N 1 2 (4-5) Ó Þìá 4-4 ÇìéáíïñèùôÞò ìå ìåôáó çìáôéóôþ.

7 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 119 Ìå âüóç áõôüí ôïí ôýðï, ç ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò éóïýôáé ìå ôçí ôüóç ôïõ ðñùôåýïíôïò äéá ôïõ ëüãïõ ôùí ôõëéãìüôùí. ÌåñéêÝò öïñýò èá äåßôå ôçí áêüëïõèç éóïäýíáìç ìïñöþ: V 2 = N N 2 1 V1 Ï ôýðïò áõôüò ìáò äåß íåé üôé ç ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò éóïýôáé ìå ôïí áíüóôñïöï ëüãï ôùí ôõëéãìüôùí åðß ôçí ôüóç ôïõ ðñùôåýïíôïò. Ìðïñåßôå íá ñçóéìïðïéþóåôå åßôå ôïí ôýðï ôçò rms, åßôå ôéò ìýãéóôåò ôéìýò Þ ôéò óôéãìéáßåò ôüóåéò. Ôéò ðåñéóóüôåñåò öïñýò, ñçóéìïðïéïýìå ôçí Åîßóùóç (4-5) ìå ôéò ôéìýò rms, åðåéäþ ïé ac ôüóåéò ïñßæïíôáé ó åäüí ðüíôá óáí rms ôéìýò. Èá óõíáíôþóåôå åðßóçò êáé ôïõò üñïõò áíýøùóç (step up) êáé õðïâéâáóìüò (step down) êáèþò èá áó ïëåßóôå ìå ôïõò ìåôáó çìáôéóôýò. Ïé üñïé áõôïß ðüíôá óõó åôßæïõí ôçí ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò ìå åêåßíçí ôïõ ðñùôåýïíôïò. Áõôü óçìáßíåé üôé ï ìåôáó çìáôéóôþò áíýøùóçò ôüóçò èá äçìéïõñãþóåé ôüóç óôï äåõôåñåýïí, ç ïðïßá åßíáé ìåãáëýôåñç áðü åêåßíçí ôïõ ðñùôåýïíôïò. Áíôßèåôá, Ýíáò ìåôáó çìáôéóôþò õðïâéâáóìïý ôüóçò èá äçìéïõñãþóåé ôüóç óôï äåõôåñåýïí, ç ïðïßá åßíáé ìéêñüôåñç áðü åêåßíçí ôïõ ðñùôåýïíôïò.? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-2 Ðïéá åßíáé ç ìýãéóôç êáé ðïéá ç dc ôüóç öïñôßïõ óôï Ó. 4-5; Ó Þìá 4-5 Ëýóç: Ï ìåôáó çìáôéóôþò Ý åé ëüãï ôõëéãìüôùí 5:1. Áõôü óçìáßíåé üôé ç rms ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé ôï 1/5 ôçò ôüóçò ôïõ ðñùôåýïíôïò. 120V V2 = = 24V 5 Êáé ç ìýãéóôç ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé: V p = 24V = 34V Óå ìéá éäáíéêþ äßïäï, ç ìýãéóôç ôüóç öïñôßïõ åßíáé: Ç dc ôüóç öïñôßïõ åßíáé: V p(out) = 34 V V p 34 V V dc = = =10. 8V π π Ìå ôç äåýôåñç ðñïóýããéóç, ðáßñíïõìå ìýãéóôç ôüóç öïñôßïõ: êáé dc ôüóç öïñôßïõ: V p(out) = 34 V 0.7 V = 33.3 V

8 120 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 V p 33.3V V dc = = = 10. 6V π π ÐÑÏÂËÇÌÁ ÅÎÁÓÊÇÓÇÓ 4-2 ñçóéìïðïéþíôáò ôï Ó. 4-5, áëëüîôå ôï ëüãï ôõëéãìüôùí ôïõ ìåôáó çìáôéóôþ óå 2:1 êáé åðéëýóôå ùò ðñïò ôçí éäáíéêþ dc ôüóç öïñôßïõ. 4-3 Ï ÁíïñèùôÞò ÐëÞñïõò Êýìáôïò Ôï Ó. 4-6á äåß íåé Ýíáí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò (full-wave rectifier). ÐáñáôçñÞóôå ôç ãåéùìýíç êåíôñéêþ åðáöþ óôï äåõôåñåýïí ðçíßï. Ï áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò éóïäõíáìåß ìå äýï çìéáíïñèùôýò. Ëüãù áõôþò ôçò ìåóáßáò ëþøçò, êáèýíáò áðü áõôïýò ôïõò áíïñèùôýò Ý åé ôüóç åéóüäïõ ßóç ìå ôç ìéóþ äåõôåñåýïõóá ôüóç. Ç äßïäïò D 1 Üãåé êáôü ôç èåôéêþ çìéðåñßïäï êáé ç D 2 Üãåé êáôü ôçí áñíçôéêþ çìéðåñßïäï. ÊáôÜ óõíýðåéá, ôï áíïñèùìýíï ñåýìá öïñôßïõ ñýåé êáôü ôç äéüñêåéá êáé ôùí äýï çìéêýêëùí. Ï áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò ëåéôïõñãåß óá äýï çìéáíïñèùôýò óõíäåìýíïõò êáôü áíôßèåóç. Ôï Ó. 4-6â äåß íåé ôï éóïäýíáìï êýêëùìá ãéá ôç èåôéêþ çìéðåñßïäï. ¼ðùò âëýðåôå, ç äßïäïò D 1 åßíáé ïñèü ðïëùìýíç. Áõôü äçìéïõñãåß èåôéêþ ôüóç öïñôßïõ, üðùò äçëþíïõí ôá ðñüóçìá + êáé óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ (R L ). Ôï Ó. 4-6ã ðáñïõóéüæåé ôï áíôßóôïé ï êýêëùìá ãéá ôçí áñíçôéêþ çìéðåñßïäï. Ôþñá, ç äßïäïò D 2 åßíáé ïñèü ðïëùìýíç. ¼ðùò âëýðåôå, êáé áõôü äçìéïõñãåß èåôéêþ ôüóç öïñôßïõ. ÊáôÜ ôç äéüñêåéá êáé ôùí äýï çìéðåñéüäùí, ç ôüóç öïñôßïõ Ý åé ôçí ßäéá ðïëéêüôçôá êáé ôï ñåýìá öïñôßïõ ñýåé ðñïò ôçí ßäéá êáôåýèõíóç. Ôï êýêëùìá ïíïìüæåôáé áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò åðåéäþ Ý åé ìåôáâüëëåé ôçí ac ôüóç åéóüäïõ óå ðáëìéêþ dc ôüóç åîüäïõ, ðïõ ðáñïõóéüæåôáé óôï Ó. 4-6ä. Ç êõìáôïìïñöþ áõôþ Ý åé ïñéóìýíåò ðïëý åíäéáöýñïõóåò éäéüôçôåò, ðïõ èá ó ïëéüóïõìå óôç óõíý åéá. DC ¹ ÌÅÓÇ ÔÉÌÇ Áöïý ôï ðëþñåò êýìá Ý åé äéðëüóéåò èåôéêýò çìéðåñéüäïõò áð üôé ôï çìéêýìá, ç dc Þ áëëéþò ìýóç ôéìþ åßíáé äéðëüóéá, êáé äßíåôáé áðü ôïí ôýðï: Ó Þìá 4-6 (á) ÁíïñèùôÞò ðëþñïõò êýìáôïò (â) Éóïäýíáìï êýêëùìá èåôéêþò çìéðåñéüäïõ, (ã) Éóïäýíáìï êýêëùìá áñíçôéêþò çìéðåñéüäïõ, (ä) îïäïò ðëþñïõò êýìáôïò.

9 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 121 ÐëÞñåò êýìá: V dc = 2V p π (4-6) Áöïý 2/ð = 0.636, ìðïñåßôå íá äåßôå ôçí Åîßóùóç (4-6) íá ãñüöåôáé ùò åîþò: V dc V P Ìå ôç ìïñöþ áõôþ âëýðïõìå üôé ç dc Þ ìýóç ôéìþ éóïýôáé ìå ôï 63.6% ôçò ôéìþò êïñõöþò. Ãéá ðáñüäåéãìá, áí ç ôéìþ êïñõöþò ôïõ ðëþñïõò êýìáôïò åßíáé 100V, ç dc Þ ìýóç ôéìþ èá åßíáé 63.6V. ÅÉÍÁÉ ÊÁËÏ ÍÁ ÃÍÙÑÉÆÅÔÅ ÏÔÉ Ç åíåñãüò (rms) ôéìþ åíüò ðëþñïõò êýìáôïò åßíáé V rms =0.707V p ðïõ åßíáé ßäéá ìå ôçí V rms ôéìþ åíüò çìéôïíïåéäïýò óþìáôïò. ÓÕ ÍÏÔÇÔÁ ÅÎÏÄÏÕ Ó Ýíáí çìéáíïñèùôþ, ç óõ íüôçôá åîüäïõ éóïýôáé ìå ôç óõ íüôçôá åéóüäïõ. ¼ìùò, óå Ýíáí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò, óõìâáßíåé êüôé áóõíþèéóôï óôç óõ íüôçôá åîüäïõ. Ç ôüóç ãñáììþò ac Ý åé óõ íüôçôá 60 Hz. ÅðïìÝíùò, ç ðåñßïäïò åéóüäïõ éóïýôáé ìå: 1 T in = f 1 = = 16.7ms 60Hz Ëüãù ôçò áíüñèùóçò ðëþñïõò êýìáôïò, ç ðåñßïäïò ôïõ óþìáôïò ðëþñïõò êýìáôïò åßíáé ßóç ìå ôç ìéóþ ðåñßïäï åéóüäïõ: T out = 0.5(16.7 ms) = 8.33 ms (Áí Ý åôå êüðïéá áìöéâïëßá, óõãêñßíåôå ôï Ó. 4-6ä ìå ôï Ó. 4-2ã). ¼ôáí õðïëïãßóïõìå ôç óõ íüôçôá åîüäïõ, èá ðüñïõìå: 1 1 f out = = = 120Hz T out 8.33ms Ç óõ íüôçôá ôïõ óþìáôïò ðëþñïõò êýìáôïò åßíáé äéðëüóéá áðü ôç óõ íüôçôá åéóüäïõ. Áõôü óçìáßíåé üôé ìéá Ýîïäïò ðëþñïõò êýìáôïò Ý åé äéðëüóéá óõ íüôçôá áðü ôç óõ íüôçôá åéóüäïõ åíüò çìéôïíïåéäïýò êýìáôïò. Ï áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò ìåôáôñýðåé êüèå áñíçôéêþ çìéðåñßïäï, Ýôóé þóôå íá Ý ïõìå äéðëüóéï áñéèìü èåôéêþí çìéðåñéüäùí. Ôï áðïôýëåóìá åßíáé ï äéðëáóéáóìüò ôçò óõ íüôçôáò. ñá: ÐëÞñåò êýìá: f out = 2f in (4-7) ÄÅÕÔÅÑÇ ÐÑÏÓÅÃÃÉÓÇ Áöïý ï áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò ëåéôïõñãåß óáí äýï çìéáíïñèùôýò, ìðïñïýìå íá ñçóéìïðïéþóïõìå ôç äåýôåñç ðñïóýããéóç ðïõ åßäáìå ðéï ðñéí. Ç éäýá åßíáé íá áöáéñýóïõìå 0.7 V áðü ôçí éäáíéêþ ôüóç åîüäïõ êïñõöþò. Ôï ðáñüäåéãìá ðïõ áêïëïõèåß åîçãåß ôçí éäýá áõôþ.? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-3 Ôo Ó. 4-7 ðáñïõóéüæåé Ýíáí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò ðïõ ìðïñåßôå íá êáôáóêåõüóåôå óôïí ðüãêï ôïõ åñãáóôçñßïõ óáò Þ óôçí ïèüíç ôïõ õðïëïãéóôþ óáò ìå ôï MultiSim. Ôï êáíüëé 1 ôïõ ðáëìïãñüöïõ ðáñïõóéüæåé ôçí ôüóç ôïõ ðñùôåýïíôïò (çìéôïíïåéäýò êýìá) êáé ôï êáíüëé 2 ôçí ôüóç öïñôßïõ (óþìá ðëþñïõò êýìáôïò) (ï ðáëìïãñüöïò åßíáé äéðëþò äýóìçò). Õðïëïãßóôå ôçí åßóïäï êïñõöþò êáé ôéò ôüóåéò åîüäïõ. Óôç óõíý åéá, óõãêñßíåôå ôéò èåùñçôéêýò ôéìýò ìå ôéò ôéìýò ôùí åíäåßîåùí.

10 122 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 Ó Þìá 4-7 Åñãáóôçñéáêü ðáñüäåéãìá áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò. Ëýóç: Ç ôéìþ êïñõöþò ôüóçò ôïõ ðñùôåýïíôïò åßíáé V p(1) = V rms 120V = = 170V Ëüãù ôïõ ìåôáó çìáôéóôþ õðïâéâáóìïý 10:1, ç ôéìþ êïñõöþò ôüóçò ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé V p (1) 170V V p(2) = = = 17V N N 10 1 / 2 Ï áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò ëåéôïõñãåß óáí äýï çìéáíïñèùôýò ìáæß. Ëüãù ôçò ìåóáßáò ëþøçò ôïõ äåõôåñåýïíôïò, ç ôüóç åéóüäïõ óå êüèå çìéáíïñèùôþ åßíáé ßóç ìå ôï ìéóü ôçò ôüóçò ôïõ äåõôåñåýïíôïò: V p(in) = 0.5(17 V) = 8.5 V Óôçí éäáíéêþ ðåñßðôùóç, ç ôüóç åîüäïõ åßíáé: Ìå ôç äåýôåñç ðñïóýããéóç Ý ïõìå: V p(out) = 8.5 V V p(out) = 8.5 V 0.7 V = 7.8 V Ôþñá, áò óõãêñßíïõìå ôéò èåùñçôéêýò ôéìýò ìå ôéò ôéìýò ôùí åíäåßîåùí. Ç åõáéóèçóßá ôïõ êáíáëéïý 1 åßíáé 100 V/Div. Áöïý ç çìéôïíïåéäþò åßóïäïò äßíåé ðåñßðïõ 1.7 õðïäéáéñýóåéò, ç ôéìþ êïñõöþò ôïõ åßíáé ðåñßðïõ 170 V. Ôï êáíüëé 2 Ý åé åõáéóèçóßá 5 V/Div. Áöïý ç çìéôïíïåéäþò Ýîïäïò äßíåé ðåñßðïõ 1.4 õðïäéáéñýóåéò, ç ôéìþ êïñõöþò ôïõ åßíáé ðåñßðïõ 7 V. Êáé ïé äýï åíäåßîåéò åéóüäïõ êáé åîüäïõ óõìöùíïýí áðüëõôá ìå ôéò èåùñçôéêýò ôéìýò.

11 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 123 Êáé ðüëé, èá ðñýðåé íá óçìåéþóïõìå üôé ç äåýôåñç ðñïóýããéóç âåëôéþíåé åëü éóôá ôçí áðüíôçóþ óáò. Áí êüíáôå áíß íåõóç âëáâþí, ç âåëôßùóç äåí èá Þôáí áîéüëïãç. Áí êüôé äåí ðþãáéíå êáëü ìå ôï êýêëùìá, åßíáé ðïëý ðéèáíü ç Ýîïäïò ðëþñïõò êýìáôïò íá äéýöåñå óçìáíôéêü áðü ôçí éäáíéêþ ôéìþ ôùí 8.5 V. ÐÑÏÂËÇÌÁ ÅÎÁÓÊÇÓÇÓ 4-3 ñçóéìïðïéþíôáò ôï Ó. 4-7, áëëüîôå ôï ëüãï ôõëéãìüôùí ôïõ ìåôáó çìáôéóôþ óå 5:1 êáé õðïëïãßóôå ôéò V p(in) êáé V p(out) ôéìýò ìå äåýôåñç ðñïóýããéóç.? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-4 Áí ìéá áðü ôéò äéüäïõò óôï Ó. 4-7 Þôáí áíïé ôþ, ôé èá óõíýâáéíå ìå ôéò ôüóåéò; Ëýóç: Áí ìéá áðü ôéò äéüäïõò Þôáí áíïé ôþ, ôï êýêëùìá èá åðáíýñ ïíôáí óôçí êáôüóôáóç ëåéôïõñãßáò ôïõ çìéáíïñèùôþ. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ, ç ìéóþ ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò ðáñáìýíåé 8.5 V, áëëü ç ôüóç öïñôßïõ èá åßíáé ìüëëïí çìéêýìá ðáñü ðëþñåò êýìá. ÁõôÞ ç ôüóç çìéêýìáôïò èá óõíå ßóåé íá Ý åé êïñõöþ 8.5 V (óôçí éäáíéêþ ðåñßðôùóç) Þ 7.8 V (äåýôåñç ðñïóýããéóç). 4-4 H ÃÝöõñá Áíüñèùóçò Ôï Ó Þìá 4-8á äåß íåé ìéá ãýöõñá áíüñèùóçò. ÌïéÜæåé ðïëý ìå ôïí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò áöïý äçìéïõñãåß ôüóç åîüäïõ ðëþñïõò êýìáôïò. Ïé äßïäïé D 1 êáé D 2 Üãïõí êáôü ôç èåôéêþ çìéðåñßïäï, êáé ïé äßïäïé D 3 êáé D 4 Üãïõí êáôü ôçí áñíçôéêþ çìéðåñßïäï. ôóé, ôï áíïñèùìýíï ñåýìá öïñôßïõ ñýåé êáôü ôç äéüñêåéá êáé ôùí äýï çìéðåñéüäùí. Ôï Ó Þìá 4-8â äåß íåé ôï éóïäýíáìï êýêëùìá ôçò èåôéêþò çìéðåñéüäïõ. ¼ðùò âëýðåôå, ïé äßïäïé D 1 êáé D 2 åßíáé ïñèü ðïëùìýíåò. Áõôü äçìéïõñãåß èåôéêþ ôüóç öïñôßïõ, üðùò äçëþíïõí ôá ðñüóçìá óõí-ðëçí óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ. Ãéá íá âïçèþóåôå ôç ìíþìç óáò, öáíôáóôåßôå ôçí D 2 âñá õêõêëùìýíç. Êáôüðéí, ôï êýêëùìá ðïõ áðïìýíåé åßíáé Ýíáò çìéáíïñèùôþò, ôïí ïðïßï Þäç ãíùñßæïõìå. Ôï Ó. 4-8ã äåß íåé ôï éóïäýíáìï êýêëùìá ôçò áñíçôéêþò çìéðåñéüäïõ. Ôþñá, ïé äßïäïé D 3 êáé D 4 åßíáé ïñèü ðïëùìýíåò. Áõôü åðßóçò äçìéïõñãåß èåôéêþ ôüóç öïñôßïõ. Áí öáíôáóôåßôå ôçí D 3 âñá õêõêëùìýíç, ôï êýêëùìá ìïéüæåé ìå Ýíáí çìéáíïñèùôþ. ôóé, ç ãýöõñá áíüñèùóçò ëåéôïõñãåß óáí äýï æåýãç çìéáíïñèùôþí. ÊáôÜ ôç äéüñêåéá êáé ôùí äýï çìéðåñéüäùí, ç ôüóç öïñôßïõ Ý åé ôçí ßäéá ðïëéêüôçôá êáé ôï ñåýìá öïñôßïõ âñßóêåôáé óôçí ßäéá êáôåýèõíóç. Ôï êýêëùìá Ý åé ìåôáâüëëåé ôçí ac ôüóç åéóüäïõ óå ðáëìéêþ dc ôüóç åîüäïõ, üðùò äåß íåé ôï Ó. 4-8ä. Èá ðñýðåé íá óçìåéþóïõìå ôï åîþò ðëåïíýêôçìá áõôïý ôïõ åßäïõò ðëþñïõò áíüñèùóçò, óå óýãêñéóç ìå ôçí Ýêäïóç ìå êåíôñéêþ åðáöþ, ðïõ åîåôüóáìå óôï ðñïçãïýìåíï êåöüëáéï: Ìðïñïýìå íá ñçóéìïðïéþóïõìå üëç ôçí ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò. Ôï Ó. 4-8å ðáñïõóéüæåé óõóêåõáóßåò ãýöõñáò áíüñèùóçò ðïõ ðåñéý ïõí êáé ôéò ôýóóåñéò äéüäïõò. ÌÅÓÇ ÔÉÌÇ ÊÁÉ ÓÕ ÍÏÔÇÔÁ ÅÎÏÄÏÕ ÅðåéäÞ ç ãýöõñá áíüñèùóçò äçìéïõñãåß Ýîïäï ðëþñïõò êýìáôïò, ïé åîéóþóåéò ôçò ìýóçò ôéìþò êáé ôçò óõ íüôçôáò åîüäïõ åßíáé ïé ßäéåò ìå åêåßíåò ôïõ ðëþñïõò áíïñèùôþ: êáé 2V p V dc = π f out = 2f in Ç ìýóç ôéìþ åßíáé ôï 63.6% ôçò ôéìþò êïñõöþò, êáé ç óõ íüôçôá åîüäïõ åßíáé 120 Hz, ìå äåäïìýíç óõ íüôçôá ãñáììþò 60 Hz.

12 124 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 Ó Þìá 4-8 (á) ÃÝöõñá áíüñèùóçò, (â) Éóïäýíáìï êýêëùìá èåôéêþò çìéðåñéüäïõ, (ã) Éóïäýíáìï êýêëùìá áñíçôéêþò çìéðåñéüäïõ, (ä) îïäïò ðëþñïõò êýìáôïò, (å) Óõóêåõáóßåò ãåöõñùí áíüñèùóçò. íá ðëåïíýêôçìá ôçò ãýöõñáò áíüñèùóçò åßíáé üôé ìðïñïýìå íá ñçóéìïðïéþóïõìå ïëüêëçñç ôçí ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò óáí åßóïäï ôïõ áíïñèùôþ. Ìå ôïí ßäéï ìåôáó çìáôéóôþ, èá Ý ïõìå äéðëüóéá ôüóç êïñõöþò êáé äéðëüóéá dc ôüóç ìå ìéá ãýöõñá áíüñèùóçò áð üôé ìå Ýíáí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò. Ï äéðëáóéáóìüò ôçò dc ôüóçò åîüäïõ áíôéóôáèìßæåé ôç ñþóç äýï åðéðëýïí äéüäùí. ÊáôÜ êáíüíá, èá äåßôå üôé ç ãýöõñá áíüñèùóçò ñçóéìïðïéåßôáé ðïëý ðåñéóóüôåñï áðü ôïí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò. Ðáñïìïßùò, ñçóéìïðïéïýóáìå ôïí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò ðïëëü ñüíéá ðñéí ôç ãýöõñá áíüñèùóçò. Ãé áõôü ôï ëüãï, äéáôçñþóáìå ôï üíïìá áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò, ðáñüëï ðïõ êáé ç ãýöõñá áíüñèùóçò Ý åé Ýîïäï ðëþñïõò êýìáôïò. Ãéá íá îå ùñßæïõìå ôïí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò áðü ôç ãýöõñá áíüñèùóçò, ïñéóìýíá óõããñüììáôá áíáöýñïíôáé óôïí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò óáí óõìâáôéêüò áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò, áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò äýï äéüäùí, Þ áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò ìå ìåóáßá ëþøç. ÅÉÍÁÉ ÊÁËÏ ÍÁ ÃÍÙÑÉÆÅÔÅ ÏÔÉ ¼ôáí ñçóéìïðïéåßôáé Ýíáí áíïñèùôþ ãýöõñáò, óå áíôßèåóç ìå ôïí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò äýï äéüäùí, ìðïñåß íá äçìéïõñãçèåß ç ßäéá dc ôüóç åîüäïõ ìå Ýíá ìåôáó çìáôéóôþ ðïõ Ý åé õøçëüôåñï ëüãï ôõëéãìüôùí Í 1 /Í 2. Áõôü óçìáßíåé üôé ìå Ýíáí áíïñèùôþ ãýöõñáò ñåéáæüìáóôå ìéêñüôåñï áñéèìü ôõëéãìüôùí óôï ìåôáó çìáôéóôþ. ÅðïìÝíùò, ï ìåôáó çìáôéóôþò ðïõ ñçóéìï-

13 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 125 ðïéåßôáé ìå ìßá ãýöõñá áíüñèùóçò óå ó Ýóç ìå áõôüí ðïõ ñçóéìïðïéåßôáé ìå Ýíáí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò äýï äéüäùí èá åßíáé ìéêñüôåñïò, åëáöñýôåñïò êáé èá êïóôßæåé ëéãüôåñï. Ôï êýñäïò áõôü åßíáé óçìáíôéêüôåñï áðü ôç ñþóç ôåóóüñùí áíôß äýï äéüäùí. ÄÅÕÔÅÑÇ ÐÑÏÓÅÃÃÉÓÇ & ÁËËÅÓ ÁÐÙËÅÉÅÓ Áöïý ç ãýöõñá áíüñèùóçò Ý åé äýï äéüäïõò óôç äéáäñïìþ áãùãéìüôçôáò, ç ôüóç åîüäïõ êïñõöþò äßíåôáé áðü ôïí ôýðï: (Äåýôåñç ðñïóýããéóç) ÃÝöõñá : V p(out) = V p(in) 1.4 V (4-8) ¼ðùò âëýðåôå, èá ðñýðåé íá áöáéñýóåôå ôéò ðôþóåéò ôüóçò ôùí äýï äéüäùí áðü ôçí êïñõöþ ãéá íá ðüñåôå ìéá ðéï óùóôþ ôéìþ ôçò ôüóçò öïñôßïõ. Ï Ðßíáêáò 4-1 ðáñïõóéüæåé ðåñéëçðôéêü ôïõò ôñåéò áíïñèùôýò êáé ôéò éäéüôçôýò ôïõò. Ðßíáêáò 4-1. ÁíïñèùôÝò ùñßò Ößëôñï Çìéêýìá ÐëÞñåò êýìá ÃÝöõñá Áñéèìüò äéüäùí Åßóïäïò áíïñèùôþ V p(2) 0.5V p(2) V p(2) îïäïò êïñõöþò V p(2) 0.5V p(2) V p(2) (éäáíéêþ) îïäïò êïñõöþò V p(2) 0.7V 0.5V p(2) 0.7V V p(2) 1.4V (2 ç ðñïóýããéóç) îïäïò DC V p(out) /ð 2V p(out) /ð 2V p(out) /ð Óõ íüôçôá ÊõìÜôùóçò f in 2f in 2f in *V p(2) = ôüóç êïñõöþò ôïõ äåõôåñåýïíôïò. V p(out) = ôüóç åîüäïõ êïñõöþò.? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-5 Õðïëïãßóôå ôéò ôüóåéò åéóüäïõ êáé åîüäïõ êïñõöþò óôï Ó Êáôüðéí, íá óõãêñßíåôå ôéò èåùñçôéêýò ôéìýò ìå åêåßíåò ðïõ èá âñåßôå. Óçìåéþóôå üôé ôï êýêëùìá ñçóéìïðïéåß ðáêýôï ãýöõñáò áíüñèùóçò. Ëýóç: Ç ôüóç êïñõöþò ôïõ ðñùôåýïíôïò êáé ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé ßäéåò ìå åêåßíåò óôï ÐáñÜäåéãìá 4-3: V p(1) = 170 V V p(2) = 17 V Óå ìéá ãýöõñá áíüñèùóçò, ñçóéìïðïéïýìå üëç ôçí ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò óáí åßóïäï ôïõ áíïñèùôþ. Óôçí éäáíéêþ ðåñßðôùóç, ç ôüóç åîüäïõ êïñõöþò åßíáé: V p(out) = 17 V

14 126 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 Ó Þìá 4-9 Åñãáóôçñéáêü ðáñüäåéãìá ãýöõñáò áíüñèùóçò. Ìå ôç äåýôåñç ðñïóýããéóç: V p(out) = 17 V 1.4 V = 15.6 V Ôþñá, áò óõãêñßíïõìå ôéò èåùñçôéêýò ôéìýò ìå ôéò ôéìýò ôùí åíäåßîåùí. Ç åõáéóèçóßá ôïõ êáíáëéïý 1 åßíáé 100 V/Div. Áöïý ç çìéôïíïåéäþò åßóïäïò äßíåé ðåñßðïõ 1.7 õðïäéáéñýóåéò, ç ôéìþ êïñõöþò ôïõ åßíáé ðåñßðïõ 170 V. Ôï êáíüëé 2 Ý åé åõáéóèçóßá 5 V/Div. Áöïý ç çìéôïíïåéäþò Ýîïäïò äßíåé ðåñßðïõ 3.2 õðïäéáéñýóåéò, ç ôéìþ êïñõöþò ôïõ åßíáé ðåñßðïõ 16 V. Êáé ïé äýï åíäåßîåéò óõìöùíïýí áðüëõôá ìå ôéò èåùñçôéêýò ôéìýò. ÐÑÏÂËÇÌÁ ÅÎÁÓÊÇÓÇÓ 4-5 Óôï ÐáñÜäåéãìá 4-5, õðïëïãßóôå ôçí éäáíéêþ ôéìþ êáé ôçí ôéìþ äåýôåñçò ðñïóýããéóçò V p(out) ñçóéìïðïéþíôáò ëüãï ôõëéãìüôùí óôï ìåôáó çìáôéóôþ 5: Ößëôñï Åéóüäïõ ôýðïõ Ôóïê ÊÜðïôå ôï ößëôñï åéóüäïõ ôóïê ñçóéìïðïéïýíôáí åõñýùò ãéá ôï öéëôñüñéóìá ôçò ôüóçò åîüäïõ ôïõ áíïñèùôþ. Ðáñüëï ðïõ ðéá äåí ôï ñçóéìïðïéïýìå ðïëý, ëüãù ôïõ êüóôïõò, ôïõ üãêïõ êáé ôïõ âüñïõò ôïõ, áõôü ôï åßäïò ößëôñïõ Ý åé åêðáéäåõôéêþ áîßá êáé ìáò âïçèü íá êáôáíïþóïõìå åõêïëüôåñá ôá Üëëá ößëôñá. ÂÁÓÉÊÇ ÉÄÅÁ Áò äïýìå ôï Ó. 4-10á. Áõôïý ôïõ åßäïò ôï ößëôñï ïíïìüæåôáé ößëôñï ôóïê åéóüäïõ (choke-input filter). Ç ac ðçãþ äçìéïõñãåß ñåýìá óôï ðçíßï, óôïí ðõêíùôþ êáé óôçí áíôßóôáóç. Ôï ac ñåýìá óå êüèå åîüñôçìá åîáñôüôáé áðü ôçí åðáãùãéêþ Üåñãï áíôßóôáóç, ôç ùñçôéêþ áíôßäñáóç êáé ôçí áíôßóôáóþ ôïõò. Ç åðáãùãéêþ áíôßóôáóç ôïõ ðçíßïõ äßíåôáé áðü ôïí ôýðï: X L = 2ðƒL Ç ùñçôéêþ áíôßóôáóç ôïõ ðõêíùôþ äßíåôáé áðü ôïí ôýðï: X C = 1/ 2ðƒC Ó Þìá 4-10 (á) Ößëôñï ôóïê åéóüäïõ, (â) Éóïäýíáìï ac êýêëùìá.

15 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 127 ¼ðùò ìüèáìå óå ðñïçãïýìåíá ìáèþìáôá, ôï ôóïê (Þ ðçíßï) Ý åé ôï êýñéï áñáêôçñéóôéêü íá áíôßèåôáé óôç ìåôáâïëþ ôïõ ñåýìáôïò. Åîáéôßáò áõôïý, Ýíá ößëôñï åéóüäïõ ôóïê óôçí éäáíéêþ ðåñßðôùóç ìåéþíåé ôï ac ñåýìá ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ óôï ìçäýí. Ìå ìéá äåýôåñç ðñïóýããéóç, ìåéþíåé ôï ac ñåýìá öïñôßïõ óå ðïëý ìéêñþ ôéìþ. Áò äïýìå ãéáôß. Ç ðñþôç áðáßôçóç åíüò êáëïó åäéáóìýíïõ ößëôñïõ åéóüäïõ ôóïê åßíáé ç X C ôçò óõ íüôçôáò åéóüäïõ íá åßíáé ðïëý ìéêñüôåñç áðü ôçí R L. ¼ôáí éêáíïðïéåßôáé ç óõíèþêç áõôþ, ìðïñïýìå íá áãíïþóïõìå ôçí áíôßóôáóç öïñôßïõ êáé íá ñçóéìïðïéþóïõìå ôï éóïäýíáìï êýêëùìá ôïõ Ó. 4-10â. Ç äåýôåñç áðáßôçóç åíüò êáëïó åäéáóìýíïõ ößëôñïõ åéóüäïõ ôóïê åßíáé ç X L íá åßíáé ðïëý ìåãáëýôåñç áðü ôçí X C ôçò óõ- íüôçôáò åéóüäïõ. ¼ôáí éêáíïðïéåßôáé ç óõíèþêç áõôþ, ç ac ôüóç åîüäïõ ðëçóéüæåé ôï ìçäýí. Áðü ôçí Üëëç, áöïý ôï ôóïê ðñïóåããßæåé Ýíá âñá õêýêëùìá óôá 0 Hz êáé ï ðõêíùôþò ðñïóåããßæåé Ýíá áíïé ôü êýêëùìá óôá 0 Hz, ôï dc ñåýìá ìðïñåß íá ðåñüóåé óôçí áíôßóôáóç öïñôßïõ ìå åëü éóôåò áðþëåéåò. Óôï Ó. 4-10â, ôï êýêëùìá ëåéôïõñãåß óáí Ýíáò Üåñãïò äéáéñýôçò ôüóçò. ¼ôáí ç X L åßíáé ðïëý ìåãáëýôåñç áðü ôçí X C, ó åäüí üëç ç ac ôüóç ðýöôåé óôá Üêñá ôïõ ôóïê. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ, ç ac ôüóç éóïýôáé ìå: V out X C V in (4-9) X Ãéá ðáñüäåéãìá, áí X L = 10 kù, X C = 100 Ù êáé V in = 15 V, ç ac ôüóç åîüäïõ åßíáé: V out L 100Ω 15V = 0.15V 10kΩ Óôï ðáñüäåéãìá áõôü, ôï ößëôñï åéóüäïõ ôóïê ìåéþíåé ôçí ac ôüóç êáôü Ýíáí ðáñüãïíôá 100. ÖÉËÔÑÁÑÏÍÔÁÓ ÔÇÍ ÅÎÏÄÏ ÅÍÏÓ ÁÍÏÑÈÙÔÇ Ôï Ó. 4-11á äåß íåé Ýíá ößëôñï ôóïê åéóüäïõ ìåôáîý åíüò áíïñèùôþ êáé åíüò öïñôßïõ. Ï ðñþôïò ìðïñåß íá åßíáé çìéáíïñèùôþò, áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò, Þ ãýöõñá áíüñèùóçò. Ôé åðßäñáóç Ý åé ôï ößëôñï åéóüäïõ ôóïê óôçí ôüóç öïñôßïõ; Ï åõêïëüôåñïò ôñüðïò åðßëõóçò ôïõ ðñïâëþìáôïò áõôïý åßíáé íá ñçóéìïðïéþóïõìå ôï èåþñçìá õðýñèåóçò (superposition theorem). Áò èõìçèïýìå ôé ëýåé ôï èåþñçìá áõôü: Áí Ý ïõìå äýï Þ ðåñéóóüôåñåò ðçãýò, ìðïñïýìå íá áíáëýóïõìå ôï êýêëùìá ãéá êüèå ðçãþ ùñéóôü êáé óôç óõíý åéá íá ðñïóèýóïõìå ôéò åðéìýñïõò ôüóåéò ãéá íá ðüñïõìå ôçí ïëéêþ ôüóç. Ç Ýîïäïò ôïõ áíïñèùôþ Ý åé äýï äéáöïñåôéêýò óõíéóôþóåò: ìéá dc ôüóç (ìýóç ôéìþ) êáé ìéá ac ôüóç (êõìáéíüìåíç óõíéóôþóá), üðùò öáßíåôáé óôï Ó. 4-11â. ÊÜèå ìéá áðü ôéò ôüóåéò áõôýò ëåéôïõñãåß óáí ìéá ùñéóôþ ðçãþ. ¼óïí áöïñü ôçí ac ôüóç, ç X L åßíáé ðïëý ìåãáëýôåñç áðü ôçí X C, êáé áõôü Ý åé óá óõíýðåéá ðïëý ìéêñþ ac ôüóç óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ. Ðáñüëï ðïõ ç óõíéóôþóá åíáëëáóóïìý- Ó Þìá 4-11 (á) ÁíïñèùôÞò ìå ößëôñï ôóïê åéóüäïõ, (â) îïäïò áíïñèùôþ ìå óõíéóôþóåò dc êáé ac, (ã) Éóïäýíáìï dc êýêëùìá, (ä) Ç Ýîïäïò ôïõ ößëôñïõ åßíáé óõíå Ýò ñåýìá ìå ìéêñþ êõìüôùóç.

16 128 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 íïõ ñåýìáôïò äåí áðïôåëåß áìéãýò çìéôïíïåéäýò êýìá, ç Åîßóùóç (4-9) åßíáé áêüìç ìéá ðñïóýããéóç ãéá ôçí ac ôüóç öïñôßïõ. Ôï êýêëùìá áõôü ëåéôïõñãåß üðùò åêåßíï óôï Ó. 4-11ã, üóïí áöïñü ôçí dc ôüóç. Óôá 0 Hz, ç åðáãùãéêþ Üåñãïò áíôßóôáóç åßíáé ßóç ìå ìçäýí êáé ç ùñçôéêþ áíôßäñáóç Üðåéñç. ÁðïìÝíåé ìüíïí ç áíôßóôáóç óåéñüò ôùí óðåéñþí ôïõ ðçíßïõ. ÊÜíïíôáò ôçí R S ðïëý ìéêñüôåñç áðü ôçí R L, ðñïêáëïýìå ôçí åìöüíéóç ôçò óõíéóôþóáò óõíå ïýò ñåýìáôïò óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ. ôóé ëåéôïõñãåß ôï ößëôñï åéóüäïõ ôóïê: Ó åäüí ïëüêëçñç ç dc óõíéóôþóá ðåñíü óôçí áíôßóôáóç öïñôßïõ, êáé ó åäüí ïëüêëçñç ç óõíéóôþóá ac ðáñåìðïäßæåôáé. Ìå áõôüí ôïí ôñüðï, ðáßñíïõìå ìéá ó åäüí ôýëåéá dc ôüóç, ó åäüí óôáèåñþ, üðùò ç ôüóç ìéáò ìðáôáñßáò. Ôï Ó. 4-11ä äåß íåé ôç öéëôñáñéóìýíç Ýîïäï ãéá Ýíá óþìá ðëþñïõò êýìáôïò. Ç ìüíç áðüêëéóç áðü ôçí ôýëåéá dc ôüóç åßíáé ç ìéêñþ ac ôüóç öïñôßïõ, ðïõ ðáñïõóéüæåé ôï Ó. 4-11ä. ÁõôÞ ç ìéêñþ ac ôüóç öïñôßïõ ïíïìüæåôáé êõìüôùóç (ripple). Ì Ýíáí ðáëìïãñüöï, ìðïñïýìå íá ìåôñþóïõìå ôçí ôéìþ peak-to -peak ðïõ Ý åé áõôþ ç êõìüôùóç. ÔÏ ÂÁÓÉÊÏ ÌÅÉÏÍÅÊÔÇÌÁ Ôï ôñïöïäïôéêü (power supply) åßíáé ôï êýêëùìá óôï åóùôåñéêü ôùí çëåêôñïíéêþí åîáñôçìüôùí ðïõ ìåôáôñýðåé ôçí ac ôüóç åéóüäïõ óå ìéá ó åäüí ôýëåéá dc ôüóç åîüäïõ. Áõôü ðåñéëáìâüíåé Ýíáí áíïñèùôþ êáé Ýíá ößëôñï. Óôéò ìýñåò ìáò ôåßíïõìå íá ñçóéìïðïéïýìå ôñïöïäïóßåò ìå áìçëþ ôüóç êáé õøçëü ñåýìá. ÅðåéäÞ ç óõ íüôçôá ãñáììþò åßíáé ìüëéò 60 Hz, èá ðñýðåé íá ñçóéìïðïéïýìå ìåãüëåò åðáãùãýò ãéá íá Ý ïõìå áñêåôþ Üåñãç áíôßóôáóç ãéá åðáñêýò öéëôñüñéóìá. ¼ìùò, ôá ìåãüëá ðçíßá Ý ïõí ìåãüëåò áíôéóôüóåéò óðåéñþí, ðïõ äçìéïõñãïýí óçìáíôéêü ðñüâëçìá ó åäéáóìïý óå ìåãüëá ñåýìáôá öïñôßïõ. Ìå Üëëá ëüãéá, Ý ïõìå ìåãüëç ðôþóç ôüóçò (dc) óôá Üêñá ôçò áíôßóôáóçò ôóïê. Áêüìç, ôá ðçíßá äåí åßíáé êáôüëëçëá ãéá ôá óýã ñïíá êõêëþìáôá çìéáãùãþí, üðïõ äßíåôáé Ýìöáóç óôïí åëáöñý ó åäéáóìü. ÄÉÁÊÏÐÔÏÌÅÍÁ ÔÑÏÖÏÄÏÔÉÊÁ ÕðÜñ åé ìéá óçìáíôéêþ åöáñìïãþ ãéá ôï ößëôñï åéóüäïõ ôóïê. Ï äéáêïðôüìåíïò ñõèìéóôþò (switching regulator) åßíáé Ýíá åéäéêü ôñïöïäïôéêü ðïõ ñçóéìïðïéåßôáé óôïõò õðïëïãéóôýò, óôéò ïèüíåò êáé óå ìéá ìåãüëç ðïéêéëßá åîïðëéóìïý. Ç óõ íüôçôá ðïõ ñçóéìïðïéåßôáé óå Ýíá äéáêïðôüìåíï ñõèìéóôþ åßíáé ðïëý ìåãáëýôåñç áðü 60 Hz. ÓõíÞèùò, ç óõ íüôçôá ðïõ öéëôñüñåôáé åßíáé ðüíù áðü 20 khz. Óå áõôþí ôçí õøçëþ óõ íüôçôá ìðïñïýìå íá ñçóéìïðïéïýìå ìéêñüôåñá ðçíßá ãéá ôïí áðïäïôéêü ó åäéáóìü ößëôñùí åéóüäïõ ôýðïõ ôóïê. Ôéò ëåðôïìýñåéåò èá ôéò ó ïëéüóïõìå óå êüðïéï áðü ôá êåöüëáéá ðïõ áêïëïõèïýí. 4-6 Ößëôñï Åéóüäïõ ÐõêíùôÞ Ôï ößëôñï åéóüäïõ ôýðïõ ôóïê äçìéïõñãåß dc ôüóç åîüäïõ ðïõ éóïýôáé ìå ôç ìýóç ôéìþ ôçò áíïñèùìýíçò ôüóçò. Ôï ößëôñï åéóüäïõ ðõêíùôþ (capacitor-input filter) äçìéïõñãåß dc ôüóç åîüäïõ ç ïðïßá éóïýôáé ìå ôçí ôéìþ êïñõöþò ôçò áíïñèùìýíçò ôüóçò. Áõôïý ôïõ åßäïõò ôï ößëôñï åßíáé åêåßíï ðïõ ñçóéìïðïéåßôáé ðåñéóóüôåñï óôá ôñïöïäïôéêü. ÂÁÓÉÊÇ ÉÄÅÁ Ôï Ó. 4-12á äåß íåé ìéá ac ðçãþ, ìéá äßïäï êé Ýíáí ðõêíùôþ. Ôï êëåéäß ãéá ôçí êáôáíüçóç åíüò ößëôñïõ ðõêíùôþ åéóüäïõ åßíáé íá êáôáíïþóïõìå ôé êüíåé áõôü ôï áðëü êýêëùìá êáôü ôç äéüñêåéá ôïõ ðñþôïõ ôåôüñôïõ ôçò ðåñéüäïõ. Áñ éêü, ï ðõêíùôþò äåí åßíáé öïñôéóìýíïò. ÊáôÜ ôç äéüñêåéá ôïõ ðñþôïõ ôåôüñôïõ ôçò ðåñéüäïõ óôï Ó. 4-12â, ç äßïäïò åßíáé ïñèü ðïëùìýíç. Áöïý óôçí éäáíéêþ ðåñßðôùóç ëåéôïõñãåß óáí Ýíáò êëåéóôüò äéáêüðôçò, ï ðõêíùôþò öïñôßæåôáé, êáé ç ôüóç ôïõ éóïýôáé ìå ôçí ôüóç ðçãþò óå êüèå óôéãìþ ôïõ ðñþôïõ ôåôüñôïõ ôçò ðåñéüäïõ. Ç öüñôéóç óõíå ßæåôáé ìý ñé ç åßóïäïò íá öôüóåé óôç ìýãéóôç ôéìþ ôçò. Óôï óçìåßï áõôü, ç ôüóç ôïõ ðõêíùôþ éóïýôáé ìå V p. Áöïý ç ôüóç åéóüäïõ öôüóåé óôçí êïñõöþ ôçò, áñ ßæåé íá ìåéþíåôáé. Ìüëéò ç ôüóç åéóüäïõ ãßíåé ìéêñüôåñç áðü V p, ç äßïäïò ðáýåé íá Üãåé. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ, ëåéôïõñãåß óáí ôïí áíïé ôü äéáêüðôç ôïõ Ó. 4-12ã. ÊáôÜ ôç äéüñêåéá ôùí õðüëïéðùí ðåñéüäùí, ï ðõêíùôþò ðáñáìýíåé ðëþñùò öïñôéóìýíïò êáé ç äßïäïò ðáñáìýíåé áíïé ôþ. Ãé áõôü ôï ëüãï ç ôüóç åîüäïõ óôï Ó. 4-12â åßíáé óôáèåñþ êáé éóïýôáé ìå V p. Óôçí éäáíéêþ ðåñßðôùóç, ï ðñïïñéóìüò ôïõ ößëôñïõ åéóüäïõ ðõêíùôþ åßíáé íá öïñôßæåé ôïí ðõêíùôþ ìý ñé ôçí ôüóç êïñõöþò êáôü ôç äéüñêåéá ôïõ ðñþôïõ ôåôüñôïõ ôçò ðåñéüäïõ. ÁõôÞ ç ôüóç êïñõöþò åßíáé

17 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 129 Ó Þìá 4-12 (á) Ößëôñï ðõêíùôþ åéóüäïõ ùñßò öïñôßï, (â) Ç Ýîïäïò åßíáé áìéãþò dc ôüóç, (ã) Ï ðõêíùôþò ðáñáìýíåé ùñßò öïñôßï üôáí ç äßïäïò äåí Üãåé. óôáèåñþ, ç óùóôþ dc ôüóç ðïõ ñåéáæüìáóôå ãéá ôá çëåêôñïíéêü åîáñôþìáôá. ÕðÜñ åé ìüíïí Ýíá ðñüâëçìá: Äåí Ý ïõìå áíôßóôáóç öïñôßïõ. ÅÐÉÄÑÁÓÇ ÔÇÓ ÁÍÔÉÓÔÁÓÇÓ ÖÏÑÔÉÏÕ Ãéá íá åßíáé ñþóéìï Ýíá ößëôñï ðõêíùôþ åéóüäïõ, ñåéüæåôáé íá óõíäýóïõìå ìéá áíôßóôáóç öïñôßïõ óôïí ðõêíùôþ, üðùò äåß íåé ôï Ó. 4-13á. ¼óï ç óôáèåñü ñüíïõ R L C åßíáé ðïëý ìåãáëýôåñç áðü ôçí ðåñßïäï, ï ðõêíùôþò ðáñáìýíåé ó åäüí ðëþñùò öïñôéóìýíïò êáé ç ôüóç öïñôßïõ åßíáé ðåñßðïõ V p. Ç ìüíç áðüêëéóç áðü ôçí ôýëåéá dc ôüóç åßíáé ç ìéêñþ êõìüôùóç ðïõ öáßíåôáé óôï Ó. 4-13â. ¼óï ìéêñüôåñç åßíáé ç ôéìþ peak-to-peak áõôþò ôçò êõìüôùóçò, ôüóï ðéï êïíôü ðëçóéüæåé ç Ýîïäïò ôçí ôýëåéá dc ôüóç. Ìåôáîý ôùí êïñõöþí, ç äßïäïò äåí ëåéôïõñãåß êáé ï ðõêíùôþò åêöïñôßæåôáé ìýóù ôçò áíôßóôáóçò öïñôßïõ. Ìå Üëëá ëüãéá, ï ðõêíùôþò ôñïöïäïôåß ôï ñåýìá öïñôßïõ. Áöïý ï ðõêíùôþò åêöïñôßæåôáé ìüíïí åëü éóôá ìåôáîý ôùí êïñõöþí, ç êõìüôùóç áðü êïñõöþ óå êïñõöþ åßíáé ìéêñþ. Ìüëéò öôüóåé ç åðüìåíç êïñõöþ, ç äßïäïò Üãåé êáé åðáíáöïñôßæåé ôïí ðõêíùôþ ìý ñé ôçí ôéìþ êïñõöþò. Ç åñþôçóç êëåéäß åßíáé: Ôé ìýãåèïò èá ðñýðåé íá åßíáé ï ðõêíùôþò ãéá íá ëåéôïõñãåß êáôüëëçëá; Ðñéí ó ïëéüóïõìå ôï ìýãåèïò ôïõ ðõêíùôþ, áò äïýìå ôé óõìâáßíåé ìå ôá Üëëá êõêëþìáôá áíüñèùóçò. ÖÉËÔÑÁÑÉÓÌÁ ÐËÇÑÏÕÓ ÊÕÌÁÔÏÓ Áí óõíäýóïõìå Ýíáí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò Þ ìéá ãýöõñá áíüñèùóçò ìå Ýíá ößëôñï ðõêíùôþ åéóüäïõ, ç êõìüôùóç áðü êïñõöþ óå êïñõöþ õðïäéðëáóéüæåôáé. Ôï Ó. 4-13ã äåß íåé ãéáôß. ¼ôáí åöáñìüæåôáé ôüóç ðëþñïõò êýìáôïò óôï êýêëùìá RC, ï ðõêíùôþò åêöïñôßæåôáé ìüíï ãéá ôï ìéóü ñüíï. ÅðïìÝíùò, ç êõìüôùóç áðü êïñõöþ óå êïñõöþ åßíáé ç ìéóþ áð åêåßíçí åíüò áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò. Ï ÔÕÐÏÓ ÊÕÌÁÔÙÓÇÓ Åäþ äßíåôáé ï ôýðïò ðïõ èá ñçóéìïðïéþóïõìå ãéá ôïí õðïëïãéóìü ôçò êõìüôùóçò áðü êïñõöþ óå êïñõöþ óå ïðïéïäþðïôå ößëôñï ðõêíùôþ åéóüäïõ: V R = fc I (4-10) Ó Þìá 4-13 (á) ÁíïñèùôÞò ìå ößëôñï ôýðïõ ðõêíùôþ åéóüäïõ, (â) Ç Ýîïäïò ôïõ áíïñèùôþ åßíáé óõíå Ýò ñåýìá ìå ìéêñþ êõìüôùóç, (ã) Ç Ýîïäïò ðëþñïõò êýìáôïò ðáñïõóéüæåé ìéêñüôåñç êõìüôùóç.

18 130 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 üðïõ V R = ç p-p ôüóç êõìüôùóçò É = ôï dc ñåýìá öïñôßïõ ƒ = ç óõ íüôçôá êõìüôùóçò C = ç ùñçôéêüôçôá Ðñüêåéôáé ãéá ìéá ðñïóýããéóç êáé ü é ãéá áêñéâþ ôýðï. Ìðïñïýìå íá ñçóéìïðïéþóïõìå ôïí ôýðï ãéá íá õðïëïãßóïõìå ôçí p-p êõìüôùóç. ¼ôáí ñåéáæüìáóôå ìéá ðéï áêñéâþ áðüíôçóç, ìéá ëýóç åßíáé íá ñçóéìïðïéþóïõìå Ýíáí õðïëïãéóôþ ìå Ýíá ðñüãñáììá ðñïóïìïßùóçò êõêëùìüôùí, üðùò ôï MultiSim. Ãéá ðáñüäåéãìá, áí ôï dc ñåýìá öïñôßïõ åßíáé 10mA êáé ç ùñçôéêüôçôá 200 ìf, ç êõìüôùóç ìå Ýíáí áíïñèùôþ ãýöõñáò êáé Ýíá ößëôñï åéóüäïõ ôýðïõ ðõêíùôþ åßíáé: 10mA V = = (120Hz)(200µ F) R V pp ¼ôáí ñçóéìïðïéåßôå áõôüí ôïí ôýðï, èá ðñýðåé íá èõìüóôå äýï ðñüãìáôá: Ðñþôïí, ç êõìüôùóç åßíáé óå ôüóç peak to peak (p-p). Áõôü åßíáé ñþóéìï ãéáôß êáíïíéêü ìåôñüìå ôçí ôüóç êõìüôùóçò ìå Ýíáí ðáëìïãñüöï. Äåýôåñïí, ï ôýðïò éó ýåé ãéá ôüóåéò çìéêýìáôïò Þ ðëþñïõò êýìáôïò. ñçóéìïðïéåßóôå 60 Hz ãéá ôï çìéêýìá êáé 120 Hz ãéá ôï ðëþñåò êýìá. Èá ðñýðåé íá ñçóéìïðïéþóåôå Ýíáí ðáëìïãñüöï ãéá ìåôñþóåéò êõìüôùóçò, áí ìðïñåßôå. Áí ü é, ñçóéìïðïéþóôå Ýíá ac âïëôüìåôñï, ðáñüëï ðïõ èá õðüñîåé óçìáíôéêü óöüëìá óôç ìýôñçóç. Ôá ðåñéóóüôåñá ac âïëôüìåôñá åßíáé âáèìïíïìçìýíá þóôå íá äßíïõí ôçí ôéìþ rms åíüò çìéôïíïåéäïýò êýìáôïò. Áöïý ç êõìüôùóç äåí áðïôåëåß çìéôïíïåéäýò êýìá, ìðïñåß íá Ý ïõìå ëáíèáóìýíç ìýôñçóç ìý ñé êáé 25%, áíüëïãá ìå ôï ó åäéáóìü ôïõ ac âïëôüìåôñïõ. Ùóôüóï, áõôü äåí áðïôåëåß ðñüâëçìá üôáí ãßíåôáé áíß- íåõóç âëáâþí, áöïý èá øü íåôå ãéá ðïëý ìåãáëýôåñåò ìåôáâïëýò óôçí êõìüôùóç. Áí ôåëéêü ñçóéìïðïéþóåôå Ýíá ac âïëôüìåôñï ãéá íá ìåôñþóåôå ôçí êõìüôùóç, ìðïñåßôå íá ìåôáôñýøåôå ôçí ôéìþ p-p, ðïõ äßíåôáé áðü ôçí Åîßóùóç (4-10) óå ìéá ôéìþ rms, ç ïðïßá ñçóéìïðïéåß ôïí ðáñáêüôù ôýðï ãéá Ýíá çìéôïíïåéäýò çìéêýìá: V rms = V pp 2 2 Äéáéñþíôáò äéá ôïõ 2 ìåôáôñýðïõìå ôçí ôéìþ p-p óå ôéìþ êïñõöþò p, êáé äéáéñþíôáò äéá ôïõ 2 ðáßñíïõìå ôçí rms ôéìþ åíüò çìéôïíïåéäïýò êýìáôïò ìå ôçí ßäéá ôéìþ p-p ìå ôçí ôüóç êõìüôùóçò. ÅÉÍÁÉ ÊÁËÏ ÍÁ ÃÍÙÑÉÆÅÔÅ ÏÔÉ íáò Üëëïò ðéï áêñéâþò ôýðïò ìðïñåß íá ñçóéìïðïéçèåß ãéá ôïí ðñïóäéïñéóìü ôçò êõìüôùóçò åîüäïõ åíüò ðõêíùôþ ößëôñïõ åéóüäïõ. Áõôüò åßíáé ï åîþò: V R = V p( out) (1 e t / RLC Ï ñüíïò t åßíáé ôï ñïíéêü äéüóôçìá ðïõ ï ðõêíùôþò ößëôñïõ C åêöïñôßæåôáé. Ãéá Ýíáí áíïñèùôþ çìéêýìáôïò, ï ñüíïò t ìðïñåß íá ðñïóåããéóôåß ìå ms, åíþ ãéá Ýíáí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò ìðïñåß íá ðñïóåããéóôåß ìå 8.33 ms. ÁÊÑÉÂÇÓ DC ÔÁÓÇ ÖÏÑÔÉÏÕ Åßíáé ðïëý äýóêïëï íá õðïëïãßóïõìå ôçí áêñéâþ dc ôüóç öïñôßïõ óå ìéá ãýöõñá áíüñèùóçò ì Ýíá ößëôñï åéóüäïõ ôýðïõ ðõêíùôþ. Êáô áñ Þí, Ý ïõìå äýï ðôþóåéò ôüóçò óôéò äéüäïõò ðïõ áöáéñïýíôáé áðü ôçí ôüóç êïñõöþò. Åêôüò áðü ôéò ðôþóåéò óôéò äéüäïõò, åìöáíßæåôáé ìéá åðéðëýïí ðôþóç ôüóçò, ùò åîþò: Ïé äßïäïé Üãïõí Ýíôïíá üôáí åðáíáöïñôßæïõí ôïí ðõêíùôþ, åðåéäþ ëåéôïõñãïýí ìüíï ãéá Ýíá óýíôïìï ñïíéêü äéüóôçìá êáôü ôç äéüñêåéá êüèå ðåñéüäïõ. Áõôü ôï óýíôïìï áëëü ìåãüëï ñåýìá èá ñýåé ìýóá áðü ôéò óðåßñåò ôïõ ìåôáó çìáôéóôþ êáé ôçí áíôßóôáóç óþìáôïò ôùí äéüäùí. Óôá ðáñáäåßãìáôá ðïõ áêïëïõèïýí, èá õðïëïãßóïõìå åßôå ôçí éäáíéêþ Ýîïäï, åßôå ôçí Ýîïäï ìå ìéá äåýôåñç ðñïóýããéóç ìéáò äéüäïõ, áñêåß íá èõìüìáóôå üôé ç ðñáãìáôéêþ dc ôüóç åßíáé åëáöñþò ìéêñüôåñç. )

19 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 131? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-6 Ðïéá åßíáé ç dc ôüóç öïñôßïõ êáé ç êõìüôùóç óôï Ó. 4-14; Ëýóç: Ç rms ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé: 120V V2 = = 24V 5 Ç ôüóç êïñõöþò ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé: 24V V p = = 34V Áí õðïèýóïõìå üôé Ý ïõìå ìéá éäáíéêþ äßïäï êáé ìéêñþ êõìüôùóç, ç dc ôüóç öïñôßïõ åßíáé: V L = 34 V Ãéá íá õðïëïãßóåôå ôçí êõìüôùóç, èá ðñýðåé ðñþôá íá âñåßôå ôï dc ñåýìá öïñôßïõ: I V = R 34 V = = 6. 5kΩ L L 8 L Ôþñá, ìðïñåßôå íá ñçóéìïðïéþóåôå ôçí Åîßóùóç (4-10) ãéá íá ðüñåôå: ma 6.8mA V R = = 1.13 V pp 1.1 V pp (60Hz)(100µ F) ÓôñïããõëïðïéÞóáìå ôçí êõìüôùóç óôá äýï ðéï óçìáíôéêü øçößá åðåéäþ ðñüêåéôáé ãéá ìéá ðñïóýããéóç êáé äåí ìðïñåß íá ìåôñçèåß ìå áêñßâåéá ìå Ýíáí ðïéï áêñéâþ ðáëìïãñüöï. Áò äïýìå, ëïéðüí, ðþò ìðïñïýìå íá âåëôéþóïõìå êüðùò ôçí áðüíôçóç: ¼ôáí ç äßïäïò ðõñéôßïõ Üãåé, óôá Üêñá ôçò Ý ïõìå ðåñßðïõ 0.7 V. ÅðïìÝíùò, ç ôüóç êïñõöþò óôá Üêñá ôïõ öïñôßïõ èá åßíáé ðéï êïíôü óôá 33.3 V êáé ü é óôá 34 V. Åðßóçò, ç êõìüôùóç ìåéþíåé åëáöñþò ôçí dc ôüóç. ôóé, ç ðñáãìáôéêþ dc ôüóç öïñôßïõ èá åßíáé ðéï êïíôü óôá 33 V êáé ü é óôá 34 V. ¼ìùò, áõôýò åßíáé ìéêñýò áðïêëßóåéò. Ïé éäáíéêýò áðáíôþóåéò óõíþèùò áñêïýí ãéá ôçí áíß íåõóç âëáâþí êáé ôçí ðñïêáôáñêôéêþ áíüëõóç. 100 ìf Ó Þìá 4-14 ÁíïñèùôÞò çìéêýìáôïò êáé ðõêíùôþò ößëôñïõ åéóüäïõ íá ôåëåõôáßï ó üëéï ó åôéêü ìå ôï êýêëùìá. Ôï èåôéêü ðñüóçìï ôïõ ðõêíùôþ ôïõ ößëôñïõ äçëþíåé üôé ðñüêåéôáé ãéá Ýíáí ðïëùìýíï ðõêíùôþ, ôïõ ïðïßïõ ç èåôéêþ ðëåõñü èá ðñýðåé íá óõíäýåôáé ìå ôç èåôéêþ Ýîïäï ôïõ áíïñèùôþ. Óôï Ó. 4-15, ôï èåôéêü ðñüóçìï óôç èþêç ôïõ ðõêíùôþ óõíäýåôáé óùóôü ìå ôç èåôéêþ ôüóç åîüäïõ. Èá ðñýðåé íá êïéôüôå ðñïóåêôéêü ôç èþêç ôïõ ðõêíùôþ üôáí ôï áíé íåýåôå âëüâåò ó Ýíá êýêëùìá, ãéá íá âñåßôå áí åßíáé ðïëùìýíïò Þ ü é. Ôá ôñïöïäïôéêü óõ íü ñçóéìïðïéïýí ðïëùìýíïõò çëåêôñïëõôéêïýò ðõêíùôýò åðåéäþ áõôü ôï åßäïò ðáñý åé õøçëýò ôéìýò ùñçôéêüôçôáò óå ìéêñýò óõóêåõáóßåò. ¼ðùò ó ïëéüóôçêå óå ðñïçãïýìåíá ìáèþìáôá, ïé çëåêôñïëõôéêïß ðõêíùôýò èá ðñýðåé íá óõíäýïíôáé óôç óùóôþ ðïëéêüôçôá Ýôóé þóôå íá ðáñüãïõí ìéá ìåìâñüíç ïîåéäßïõ. Áí Ýíáò çëåêôñïëõôéêüò ðõêíùôþò óõíäåèåß ìå áíôßèåôç ðïëéêüôçôá, èåñìáßíåôáé êáé ìðïñåß íá åêñáãåß.

20 132 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-7 Ðïéá åßíáé ç dc ôüóç öïñôßïõ êáé ç êõìüôùóç óôï Ó. 4-15; 100 ìf Ó Þìá 4-15 ÁíïñèùôÞò ðëþñïõò êýìáôïò êáé ðõêíùôþò ößëôñïõ åéóüäïõ Ëýóç: Áöïý ï ìåôáó çìáôéóôþò åßíáé õðïâéâáóìïý ôüóçò 5:1 üðùò êáé óôï ðñïçãïýìåíï ðáñüäåéãìá, ç ôüóç êïñõöþò ôïõ äåõôåñåýïíôïò ôïõ ðáñáìýíåé 34 V. Ç ìéóþ áðü áõôþ åßíáé ç åßóïäïò óå êüèå ôìþìá çìéêýìáôïò. Áí õðïèýóïõìå üôé Ý ïõìå ìéáí éäáíéêþ äßïäï êáé ìéêñþ êõìüôùóç, ç dc ôüóç öïñôßïõ åßíáé: V L = 17 V Ôï dc ñåýìá öïñôßïõ åßíáé: 3.4mA V R = (120Hz)(100µ F) = V pp 0.28 V pp Ëüãù ôùí 0.7 V óôá Üêñá ôçò äéüäïõ ðïõ Üãåé, ç ðñáãìáôéêþ dc ôüóç öïñôßïõ èá åßíáé ðéï êïíôü óôá 16 V êáé ü é óôá 17 V. ÐÑÏÂËÇÌÁ ÅÎÁÓÊÇÓÇÓ 4-7 ñçóéìïðïéþíôáò ôï Ó. 4-15, áëëüîôå ôçí R L óå 2 kù êáé õðïëïãßóôå ôç íýá éäáíéêþ dc ôüóç öïñôßïõ êáé ôçí êõìüôùóç.? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-8 Ðïéá åßíáé ç dc ôüóç öïñôßïõ êáé ç êõìüôùóç óôï Ó. 4-16; Óõãêñßíåôå ôéò áðáíôþóåéò ì åêåßíåò ôùí äýï ðñïçãïýìåíùí ðáñáäåéãìüôùí. Ëýóç: Áöïý ï ìåôáó çìáôéóôþò åßíáé õðïâéâáóìïý 5:1 üðùò êáé óôï ðñïçãïýìåíï ðáñüäåéãìá, ç ôüóç êïñõöþò ôïõ äåõôåñåýïíôïò ôïõ ðáñáìýíåé 34 V. Áí õðïèýóïõìå üôé Ý ïõìå ìéá éäáíéêþ äßïäï êáé ìéêñþ êõìüôùóç, ç dc ôüóç öïñôßïõ åßíáé: Ôï dc ñåýìá öïñôßïõ åßíáé: Ôþñá, ç Åî. (4-10) äßíåé: V R = I L = V L = 34 V 34 V = 6.8 ma 5kΩ 6.8mA = V pp (120Hz)(100µ F) 0.57 V pp Ëüãù ôùí 1.4 V óôá Üêñá ôùí äýï äéüäùí ðïõ Üãïõí, ç ðñáãìáôéêþ dc ôüóç öïñôßïõ èá åßíáé ðéï êïíôü óôá 32 V êáé ü é óôá 34 V.

21 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 133 Õðïëïãßóáìå ôçí dc ôüóç öïñôßïõ êáé ôçí êõìüôùóç ãéá ôñåéò äéáöïñåôéêïýò áíïñèùôýò. Ôá áðïôåëýóìáôá èá åßíáé: Çìéêýìá: 34 V êáé 1.13 V ÐëÞñåò êýìá: 17 V êáé V ÃÝöõñá: 34 V êáé V Ãéá Ýíá äåäïìýíï ìåôáó çìáôéóôþ, ç ãýöõñá áíüñèùóçò åßíáé êáëýôåñç áðü ôïí çìéáíïñèùôþ ãéáôß Ý åé ìéêñüôåñç êõìüôùóç, êáé åßíáé êáëýôåñç áðü ôïí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò ãéáôß ðáñý åé äéðëüóéá ôüóç åîüäïõ. Áðü ôïõò ôñåéò, ç ãýöõñá áíüñèùóçò åßíáé ï ðéï äçìïöéëþò. 100 ìf Ó Þìá 4-16 ÁíïñèùôÞò ãýöõñáò êáé ðõêíùôþò ößëôñïõ åéóüäïõ.? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-9 Ôï Ó äåß íåé ôéò ôéìýò ðïõ ìåôñþèçêáí ìå ôï MultiSim. Õðïëïãßóôå ôç èåùñçôéêþ ôüóç öïñôßïõ êáé ôçí êõìüôùóç êáé óõãêñßíåôý ôá ìå ôéò ìåôñçìýíåò ôéìýò. Ëýóç: Ï ìåôáó çìáôéóôþò åßíáé õðïâéâáóìïý 15:1, êé Ýôóé ç rms ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé: 120V V2 = = 8V 15 Êáé ç ôüóç öïñôßïõ êïñõöþò ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé: 8V V p = = 11. 3V Áò ñçóéìïðïéþóïõìå ôç äåýôåñç ðñïóýããéóç ôùí äéüäùí ãéá íá ðüñïõìå ôçí dc ôüóç öïñôßïõ: V L = 11.3 V 1.4 V = 9.9 V Ãéá íá õðïëïãßóåôå ôçí êõìüôùóç, èá ðñýðåé ðñþôá íá âñåßôå ôï dc ñåýìá öïñôßïõ: É L = 9.9V = 19.8 ma 500Ω Ôþñá, ìðïñåßôå íá ñçóéìïðïéþóåôå ôçí Åî. (4-10) ãéá íá ðüñåôå: 19.8mA V R = (120Hz)(4700µ F) = 35 mv pp Óôï Ó. 4-17, Ýíá ðïëýìåôñï äåß íåé ìéá dc ôüóç öïñôßïõ ßóç ìå V, ðïõ åßíáé ðïëý êïíôü

22 134 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 Ó Þìá 4-17 Åñãáóôçñéáêü ðáñüäåéãìá ãýöõñáò áíüñèùóçò êáé ðõêíùôþò ößëôñïõ åéóüäïõ. óôç èåùñçôéêþ ôéìþ ôùí 9.9 V. Ç åëü éóôç äéáöïñü ïöåßëåôáé óôçí ðôþóç ôüóçò óôéò óðåßñåò ôïõ ìåôáó çìáôéóôþ, ôçò áíôßóôáóçò óþìáôïò, êôë. Ôï êáíüëé 1 ôïõ ðáëìïãñüöïõ ïñßæåôáé óôá 10 mv/div. Ç êõìüôùóç p-p åßíáé ðåñßðïõ 2.9 Div, Ýôóé ç ìåôñçìýíç êõìüôùóç åßíáé 29.3 mv. ÁõôÞ åßíáé ìéêñüôåñç áðü ôç èåùñçôéêþ ôéìþ ôùí 35 mv, ðïõ äßíåé Ýìöáóç óôï ó üëéï ðïõ êüíáìå ðéï ðñéí. Ç Åîßóùóç (4-10) ðñüêåéôáé íá ñçóéìïðïéçèåß ãéá ôïí õðïëïãéóìü ôçò êõìüôùóçò. Áí ñåéüæåóôå ìåãáëýôåñç áêñßâåéá, ñçóéìïðïéåßóôå Ýíáí õðïëïãéóôþ. ÐÑÏÂËÇÌÁ ÅÎÁÓÊÇÓÇÓ 4-9 ÁëëÜîôå ôçí ôéìþ ôïõ ðõêíùôþ óôï Ó óå 1,000 ìf. Õðïëïãßóôå ôç íýá ôéìþ ôçò V R. 4-7 ÁíÜóôñïöç ÔÜóç ÊïñõöÞò & Åðßññåõìá Ç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò (peak inverse voltage, PIV) åßíáé ç ìýãéóôç ôüóç ðïõ åöáñìüæåôáé óôá Üêñá ôçò äéüäïõ üôáí äåí Üãåé. ÁõôÞ ç ôüóç èá ðñýðåé íá åßíáé ìéêñüôåñç áðü ôçí ôüóç êáôüññåõóçò ôçò äéüäïõ. Áëëéþò, ç äßïäïò èá êáôáóôñáöåß. Ç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò åîáñôüôáé áðü ôï åßäïò ôïõ áíïñèùôþ êáé ôïõ ößëôñïõ. Ç åéñüôåñç äõíáôþ ðåñßðôùóç åìöáíßæåôáé ìå ôï ößëôñï åéóüäïõ ôýðïõ ðõêíùôþ.

23 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 135 ¼ðùò ó ïëéüóáìå ðéï ðñéí, ôá öõëëüäéá ðñïäéáãñáöþí äéüöïñùí êáôáóêåõáóôþí ñçóéìïðïéïýí ðïëëü äéáöïñåôéêü óýìâïëá ãéá íá äçëþóïõí ôï ñõèìü ìýãéóôçò áíüóôñïöçò ôüóçò ìéáò äéüäïõ. ÌåñéêÝò öïñýò, ôá óýìâïëá áõôü äçëþíïõí äéáöïñåôéêýò óõíèþêåò ìýôñçóçò. ÌåñéêÜ áðü ôá óýìâïëá áõôü ôïõ ñõèìïý ìýãéóôçò áíüóôñïöçò ôüóçò åßíáé ôá PIV, PRV, V B, V BR, V R, V RRM, V RWM, êáé V R(max). ÁÍÏÑÈÙÔÇÓ ÇÌÉÊÕÌÁÔÏÓ ÌÅ ÖÉËÔÑÏ ÐÕÊÍÙÔÇ ÅÉÓÏÄÏÕ Ôï Ó. 4-18á äåß íåé ôï êñéóéìüôåñï óçìåßï åíüò çìéáíïñèùôþ. Ðñüêåéôáé ãéá ôï ìýñïò åêåßíï ôïõ êõêëþìáôïò ðïõ êáèïñßæåé ðüóç áíüóôñïöç ôüóç õðüñ åé óôá Üêñá ôçò äéüäïõ. Ôï õðüëïéðï êýêëùìá äåí åðçñåüæåôáé êáé ôï ðáñáëåßðïõìå ãéá Üñç ôçò óáöþíåéáò. Óôç åéñüôåñç ðåñßðôùóç, ç ôüóç êïñõöþò ôïõ äåõôåñåýïíôïò âñßóêåôáé óôçí áñíçôéêþ êïñõöþ êáé ï ðõêíùôþò åßíáé ðëþñùò öïñôéóìýíïò ìå ôüóç V p. Åöáñìüóôå ôï íüìï ôïõ Kirchhoff êáé èá äåßôå áìýóùò üôé ç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò óôá Üêñá ôçò äéüäïõ ðïõ äåí Üãåé åßíáé: PIV = 2V p (4-11) Ãéá ðáñüäåéãìá, áí ç ôüóç êïñõöþò ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé 15 V, ç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò åßíáé 30 V. ¼óï ç ôüóç êáôüññåõóçò ôçò äéüäïõ åßíáé ìåãáëýôåñç áðü áõôþ, ç äßïäïò äåí êáôáóôñýöåôáé. ÁÍÏÑÈÙÔÇÓ ÐËÇÑÏÕÓ ÊÕÌÁÔÏÓ ÌÅ ÖÉËÔÑÏ ÅÉÓÏÄÏÕ ÔÕÐÏÕ ÐÕÊÍÙÔÇ Ôï Ó. 4-18â äåß íåé ôï óçìáíôéêüôåñï óçìåßï áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò, ðïõ ñåéüæåôáé ãéá íá õðïëïãßóïõìå ôçí áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò. Êáé ðüëé, ç ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò âñßóêåôáé óôçí áñíçôéêþ êïñõöþ. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ, ç áìçëüôåñç äßïäïò ëåéôïõñãåß óáí âñá õêýêëùìá (êëåéóôüò äéáêüðôçò) êáé ç õøçëüôåñç äßïäïò åßíáé áíïé ôþ. Ï íüìïò ôïõ Kirchhoff äçëþíåé: PIV = V p (4-12) ÁÍÏÑÈÙÔÇÓ ÃÅÖÕÑÁÓ ÌÅ ÖÉËÔÑÏ ÅÉÓÏÄÏÕ ÔÕÐÏÕ ÐÕÊÍÙÔÇ Ôï Ó. 4-18ã äåß íåé ôï ôìþìá ìéáò ãýöõñáò áíüñèùóçò. Åßíáé ôï ìüíï ðïõ ñåéüæåôáé ãéá íá õðïëïãßóïõìå ôçí áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò. Áöïý ç õøçëüôåñç äßïäïò åßíáé âñá õêõêëùìýíç êáé ç áìçëüôåñç åßíáé áíïé ôþ, ç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò óôá Üêñá ôçò áìçëüôåñçò äéüäïõ åßíáé: PIV = V p (4-13) íá Üëëï ðëåïíýêôçìá ôçò ãýöõñáò áíüñèùóçò åßíáé üôé Ý åé ôç ìéêñüôåñç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò ãéá ìéá äåäïìýíç ôüóç öïñôßïõ. Ãéá íá äçìéïõñãþóïõìå ôçí ßäéá ôüóç öïñôßïõ, ï áíïñèùôþò ðëþñïõò êýìáôïò èá ñåéáæüôáí äéðëüóéá ôüóç äåõôåñåýïíôïò. ÁÍÔÉÓÔÁÓÇ ÅÐÉÑÑÅÕÌÁÔÏÓ Ðñéí áíïßîïõìå ôçí ôñïöïäïóßá, ï ðõêíùôþò ôïõ ößëôñïõ äåí åßíáé öïñôéóìýíïò. Ìüëéò åöáñìïóôåß éó ýò, ï ðõêíùôþò áõôüò ìïéüæåé ìå âñá õêýêëùìá. ÅðïìÝíùò, ôï áñ éêü ñåýìá öüñôéóçò ìðïñåß íá åßíáé ðïëý ìåãüëï. Ôï ìüíï ðïõ õðüñ åé óôç äéáäñïìþ öüñôéóçò ãéá ôçí ðáñåìðüäéóç ôïõ ñåýìáôïò åßíáé ç áíôßóôáóç ôùí óðåéñþí ôïõ ìåôáó çìáôéóôþ êáé ç áíôßóôáóç óþìáôïò ôùí äéüäùí. Ç áñ éêþ ôéìþ ôïõ ñåýìáôïò êáôü ôç óôéãìþ ôçò ôñïöïäüôçóçò ïíïìüæåôáé åðßññåõìá (surge current). Åäþ ï ìåô/óôþò äßíåé V V + = V p. 2 2 ÄéáöïñåôéêÜ åßíáé 2V. Ó Þìá 4-18 (á) ÁíÜóôñïöç ôüóç êïñõöþò óå Ýíáí çìéáíïñèùôþ, (â) ÁíÜóôñïöç ôüóç êïñõöþò óå Ýíáí áíïñèùôþ ðëþñïõò êýìáôïò, (ã) ÁíÜóôñïöç ôüóç êïñõöþò óå ìéá ãýöõñá áíüñèùóçò.

24 136 ÊÅÖÁËÁÉÏ 4 Ó Þìá 4-19 Ç áíôßóôáóç åðéññåýìáôïò ðåñéïñßæåé ôï åðßññåõìá. ÊáíïíéêÜ, ï ó åäéáóôþò ôïõ ôñïöïäïôéêïý èá åðéëýîåé ìéá äßïäï ìå ìåãüëç ïíïìáóôéêþ ôéìþ ñåýìáôïò, þóôå íá áíôýîåé ôï åðßññåõìá. Ôï êëåéäß ãéá ôï åðßññåõìá åßíáé ôï ìýãåèïò ôïõ ðõêíùôþ ôïõ ößëôñïõ. ÓðÜíéá, Ýíáò ó åäéáóôþò ìðïñåß íá áðïöáóßóåé íá ñçóéìïðïéþóåé ìéá áíôßóôáóç åðéññåýìáôïò, áðü ôï íá åðéëýîåé ìéá Üëëç äßïäï. Ôï Ó ðáñïõóéüæåé áõôþ ôçí éäýá. Ôïðïèåôïýìå ìéá ìéêñþ áíôßóôáóç R åðéññåýìáôïò ìåôáîý ôçò ãýöõñáò áíüñèùóçò êáé ôïõ ößëôñïõ ðõêíùôþ åéóüäïõ. ùñßò ôçí áíôßóôáóç, ôï åðßññåõìá ìðïñåß íá êáôáóôñýøåé ôéò äéüäïõò. Áí óõìðåñéëçöèåß ç R åðéññåýìáôïò, ï ó åäéáóôþò ìåéþíåé ôï åðßññåõìá óå áóöáëþ åðßðåäá. Ïé áíôéóôüóåéò åðéññåýìáôïò äåí ñçóéìïðïéïýíôáé óõ íü êáé áíáöýñïíôáé ìüíï ãéá ôçí ðåñßðôùóç ðïõ èá äïýìå ìéá áðü áõôýò íá ëåéôïõñãåß óå Ýíá ôñïöïäïôéêü.? ÐÁÑÁÄÅÉÃÌÁ 4-10 Ðïéá åßíáé ç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò óôï Ó áí ï ëüãïò ôùí óðåéñþí åßíáé 8:1; Ìéá 1Í4001 Ý åé ôüóç êáôüññåõóçò 50 V. Åßíáé áóöáëýò íá ñçóéìïðïéþóïõìå ìéá 1Í4001 óôï êýêëùìá áõôü; Ëýóç: Ç rms ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé: 120V V 2 = = 15 V 8 Êáé ç ôüóç öïñôßïõ êïñõöþò ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé: 15V V P = = 21. 2V Ç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò åßíáé: PIV = 21.2 V Ç 1Í4001 åßíáé õðýñ áñêåôþ, áöïý ç áíüóôñïöç ôüóç êïñõöþò åßíáé ðïëý ìéêñüôåñç áðü ôçí ôüóç êáôüññåõóçò ôùí 50 V. ÐÑÏÂËÇÌÁ ÅÎÁÓÊÇÓÇÓ 4-10 ñçóéìïðïéþíôáò ôï Ó. 4-19, áëëüîôå ôï ëüãï ôùí óðåéñþí ôïõ ìåôáó çìáôéóôþ óå 2:1. Ðïéåò äéüäïõò áðü ôç óåéñü 1Í4000 ìðïñåßôå íá ñçóéìïðïéþóåôå; 4-8 Áëëá ÈÝìáôá Ôñïöïäïóßáò åôå ìéá âáóéêþ éäýá ôïõ ôñüðïõ ëåéôïõñãßáò ôùí êõêëùìüôùí. Óôéò ðñïçãïýìåíåò åíüôçôåò, åßäáôå ìå ðïéïí ôñüðï áíïñèþíåôáé êáé öéëôñüñåôáé ìéá ac ôüóç åéóüäïõ ãéá íá äþóåé dc ôüóç. ÕðÜñ ïõí ìåñéêýò åðéðëýïí Ýííïéåò ðïõ ñåéüæåôáé íá ãíùñßæåôå.

25 ÊÕÊËÙÌÁÔÁ ÄÉÏÄÙÍ 137 ÅÌÐÏÑÉÊÏÉ ÌÅÔÁÓ ÇÌÁÔÉÓÔÅÓ Ç ñþóç ôùí ëüãùí óðåéñþí óôïõò ìåôáó çìáôéóôýò åöáñìüæåôáé ìüíï óôïõò éäáíéêïýò ìåôáó çìáôéóôýò. Ïé ìåôáó çìáôéóôýò ìå ðõñþíá óéäþñïõ äéáöýñïõí. Ìå áëëü ëüãéá, ïé ìåôáó çìáôéóôýò ðïõ áãïñüæïõìå áðü Ýíáí ðñïìçèåõôþ åîáñôçìüôùí äåí åßíáé éäáíéêïß, áöïý ïé óðåßñåò Ý ïõí áíôßóôáóç, ç ïðïßá äçìéïõñãåß áðþëåéåò éó ýïò. ÅðéðëÝïí, ï ðõñþíáò ìå åëüóìáôá Ý åé ñåýìáôá áõôåðáãùãþò, ðïõ äçìéïõñãïýí ìåãáëýôåñåò áðþëåéåò éó ýïò. Ëüãù áõôþí ôùí áíåðéèýìçôùí áðùëåéþí éó ýïò, ï ëüãïò ôùí óðåéñþí áðïôåëåß ìüíï ìéá ðñïóýããéóç. Óôçí ðñáãìáôéêüôçôá, ôá öõëëüäéá ðñïäéáãñáöþí ôùí ìåôáó çìáôéóôþí óðüíéá ðáñáèýôïõí ôï ëüãï ôùí óðåéñþí. ÓõíÞèùò, äßíïõí ìüíïí ôçí ôüóç óôï äåõôåñåýïí ñåýìá ëåéôïõñãßáò. Ãéá ðáñüäåéãìá, ôï Ó. 4-20á äåß íåé Ýíáí F-25X, âéïìç áíéêü ìåôáó çìáôéóôþ ôïõ ïðïßïõ ôï öõëëüäéï ðñïäéáãñáöþí äßíåé ìüíï ôéò áêüëïõèåò ðñïäéáãñáöýò: ôçí ôüóç ôïõ ðñùôåýïíôïò ôùí 115 V ac, ôçí ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò ôùí 12.6 V ac, üôáí ôï ñåýìá ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé 1.5 Á. Áí ôï ñåýìá ôïõ äåõôåñåýïíôïò åßíáé ìéêñüôåñï áðü 1.5 Á óôï Ó. 4-20á, ç ôüóç ôïõ äåõôåñåýïíôïò èá åßíáé ìåãáëýôåñç áðü 12.6 V ac, ëüãù ôùí ìéêñüôåñùí áðùëåéþí éó ýïò óôéò óðåßñåò êáé óôïí ðõñþíá ìå ôá åëüóìáôá. Áí ñåéüæåôáé íá ãíùñßæïõìå ôï ñåýìá ôïõ ðñùôåýïíôïò, ìðïñåßôå íá õðïëïãßóåôå ôï ëüãï ôùí óðåéñþí åíüò ðñáãìáôéêïý ìåôáó çìáôéóôþ ñçóéìïðïéþíôáò ôïí áêüëïõèï ïñéóìü: N 1 V = 1 N2 V (4-14) 2 Ãéá ðáñüäåéãìá, ï F25X Ý åé V 1 = 115 V êáé V 2 = 12.6 V. Ï ëüãïò ôùí óðåéñþí ôïõ ëåéôïõñãéêïý ñåýìáôïò öïñôßïõ 1.5 Á åßíáé: N N = = Ðñüêåéôáé ãéá ìéá ðñïóýããéóç, áöïý ï õðïëïãéóìýíïò ëüãïò ôùí óðåéñþí ìåéþíåôáé üôáí ìåéþíåôáé ôï ñåýìá öïñôßïõ ÅÉÍÁÉ ÊÁËÏ ÍÁ ÃÍÙÑÉÆÅÔÅ ÏÔÉ ¼ôáí Ýíáò ìåôáó çìáôéóôþò äåí Ý åé öïñôßï, ç ôüóç óôï äåõôåñåýïí Ý åé óõíþèùò ìéá ôéìþ ðïõ åßíáé 5 Ýùò 10 % ìåãáëýôåñç áðü ôçí ïíïìáóôéêþ ôçò ôéìþ. ÕÐÏËÏÃÉÆÏÍÔÁÓ ÔÏ ÑÅÕÌÁ ÔÇÓ ÁÓÖÁËÅÉÁÓ ¼ôáí áíé íåýåôå âëüâåò, ìðïñåß íá ñåéáóôåß íá õðïëïãßóåôå ôï ñåýìá ðñùôåýïíôïò ãéá íá êáèïñßóåôå áí ç áóöüëåéá åðáñêåß Þ ü é. Ï åõêïëüôåñïò ôñüðïò íá ôï ðåôý åôå áõôü óå Ýíáí ðñáãìáôéêü ìåôáó çìá- Ó Þìá 4-20 (á) ÔéìÝò ôïõ ðñáãìáôéêïý ìåôáó çìáôéóôþ, (â) Õðïëïãéóìüò ñåýìáôïò áóöüëåéáò.