POLITECNICO DI MILANO

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ELETTRONICAper ingegneria BIOMEDICA

prof. Alberto TOSI

alberto.tosi@polimi.it 2ELETTRONICA : 05 - circuiti con diodi

Sommario

Circuiti con Diodi

Circuiti di taglio e vincolo

Allungatore di picco

Duplicatore di tensione

Alimentatori: raddrizzamento a singola e doppia semiondalivellamento con Condensatorestabilizzazione con Zener

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Circuiti di taglio e vincolo

Sfruttare il fatto che quando non conduce è come se non ci fosse,

mentre se conduce interviene duramente con i suoi 0.7V

R

VinVout

t

V

[s]

[V]

D

Vin

Vout

ONOFF0.7

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Circuiti di taglio e vincolo

t

V

[s]

[V]

D

Vin

Vout

ONOFF3R

VinVout

+

2.3V

Sfruttare altro generatore per spostare la soglia di taglio

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Circuiti di taglio e vincolo

… tante possibilità…

R

VinVout

+

Et

V

D

Vin

Vout

ONOFFE+0.7

R

VinVout

+E t

V

Vin

Vout

-(E+0.7) DONOFF

R

Vin

Vout

+E

t

V Vin

VON

E-0.7 Dout OFF

R

Vin

Vout

+Et

VVin

V ON DoutOFF-(E-0.7)

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Circuiti di taglio e vincolo

t

V

[s]

[V]D1

Vin

Vout

ONOFF5

D2ONOFF-2

R

Vin

V+

4.3V

Vout

+1.3V

D2D1

… anche con più diodi…

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Allungatore di picco ideale

Vin

Vout

C

R

t

V

Vin

Vout

0.7V

Il diodo fa caricare ma non scaricare il condensatore

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Allungatore di picco reale

Vin

Vout

C

R

Irev

corrente di scarica quando < Vin Vout

t

V

Vin

Vout0.7V

dV/dt =I /Crev

scarica a pendenza costante

t

V

Vin

Vout0.7V

scarica esponenziale

Vin

Vout

C

R

corrente di scarica quando < Vin Vout

R

In realtà C si scaricherà:

a I costante

a R costante

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Baseline-restorer

t

V

Vin

Vout

-0.7V

V'

V''

V'''

Vin

Vout

CR

si accumula la tensionepiù negativa giunta finora

E’ sempre l’allungatore di picco, ma visto ai capi del diodo

In pratica innalza tutto il segnale, posizionando il picco più basso a “0V”

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Duplicatore di tensione

t

V

Vin

Vout

2VpVp V*

Vin

Vout

C1R

C2D1

D2V*

Da una sinusoide ampia Vp ottengo una continua ampia 2Vp

E’ un baseline-restorer seguito da un allungatore di picco

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Alimentatori

n1 n2

primario secondario

flusso magneticoΦ( )

2 2d t

e ndtφ

= ⋅

12

VVN

=

2 1I I N= ⋅

2 2 1 1V I V I P⋅ = ⋅ =

220V 12V 220V

12V

12V

12V

12V220V 12V

12V

110V

110V

5V

picco efficaceV V 2= ⋅

Si parte da un trasformatore che da CA trasforma in CA a diversa tensione:

Esistono varie tipologie:

Si specifica sempre il valore efficace:

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Raddrizzamento a singola semionda e…

t

V

[ms]

[V]

V =26

out

p2

5 10 15 20

0.7V

Vout

V2

220V AC

GND

R

Vout

V2

piccomedia

VV =

π

Non è ancora DC

piccoefficace

V1V2 2

= ⋅

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… livellamento

220V AC

GND

C

Vout

V2 R

t

V

[ms]

[V]

V =25.2

out

p

5 10 15 20

0.7VVout

V2 T=20ms

D OFFC in scarica C in carica

D ON

Adesso è quasi DC

( )2 3

t

out p p p p pt 1 t 1 t t tV t V e V 1 ... V 1 V V

2 3− τ

⎡ ⎤⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⋅ ≈ ⋅ − + ⋅ − ⋅ + ≈ ⋅ − = − ⋅⎢ ⎥⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟τ τ τ τ τ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎢ ⎥⎣ ⎦

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Ripple di alimentazione

pp p

VT TV V VR C f R C

Δ = ⋅ = ⋅ =τ ⋅ ⋅ ⋅

t

V

[ m s ]

V *

o u t

5 1 0 1 5

V o u t

T O N

Δ V

Vp

Con un ripple dato da:

eff

m m

V V 1rippleV 2 3 V 2 3 f R C

Δ Δ= = =

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

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Raddrizzamento a doppia semionda

220V AC

GND

R

Vout

V2

t

V

[ms]

V =26out

p2

5 10 15 20

1.4V

VoutV2Vmedia

D1 D2 D1

T/2=10ms

Doppio percorso conduttivo alternato: è il ponte di Graetz

220V AC

GND

R

Vout

V2

220V AC

GND

R

VoutV2

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Stabilizzazione

t

V

[ms]

V p

5 10 15 20

Vm

V Δ

VZ

VDCACinC

RVin

VZ

IDC

IZ

STABILIZZATORE A ZENER

Si usa lo zener (fissa la tensione),

ma serve anche una resistenza (evita il cortocircuito, limitando la corrente)

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Come studiarlo? PSE “taroccato”

VDCRalimentazione in ingresso

VZ

mV

V Δ

VZR

VZ IZmV

R

rZV Δ

VzΔ

mV

V

t

V Δ

V

t

V

t

V

t

VZ

VzΔ

= +

ZZ

Z

rV Vr R

Δ ≈ Δ ⋅+Quindi il ripple residuo è:

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t

V

[ms]

V p

5 10 15 20

Vm

V Δ

VZVZΔ

Carico normale Sovraccarico o R troppo elevata

lo z

ener

si sp

egne

Effetto stabilizzazione fino a che Vin >VZ , altrimenti lo zener si “spegne”

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Conclusioni

• Il diodo è molto utile

• Taglia, vincola, raddrizza

• Lo zener stabilizza la tensione ai suoi capi

… studiano ora in dettaglio il TRANSISTORE