D04_二极体交流电路.ppt

Chapter 4 二極體交流電路 本章重點一覽 4.1 交流信號  週期信號 (弦波、方波) 非週期信號 4.2 傅立葉轉換  信號的轉換 4.3 限幅電路  限幅電路 4.4 整流電路  半波整流電路 多頻信號產生器 本章重點一覽 4.5 簡單交流對直流轉換電路  半波整流器 漣波電壓 4.6 實用電源電路  電壓轉換單元 交流對直流轉換單元 穩壓單元 4.7 結語 4.1 交流信號 通常在日常生活中看到或使用到的大多是交流信號，其中又分為週期信號、非週期信號 週期信號(periodic signal)：相同波形不斷重複出現的信號，如下圖4.1的弦波 T：信號的週期(period)，每隔T時間便重複出現一基本波形 4.1 交流信號 弦波的數學式為 A：信號的振幅(amplitude) f ： 頻率(frequency)，基本波形每秒鐘出現的個數，為週期  的倒數 或表示為 w：角頻率(angular frequency) 4.1 交流信號 和弦波振幅相關的參數： ? Vmax = A，最大電壓。? Vmin = ?A，最小電壓。? Vp?p = 2A，峰對峰電壓(peak-to-peak  voltage)，表示它的波峰到波谷相差2A? ，均方根電壓  (root-mean- square voltage) 交流電壓的大小通常以均方根電壓表示，例如家用的110V交流電壓，實際振幅為156V 4.1 交流信號 方波信號：另一常見的週期信號，波形見下圖4.2 在大部分的數位電路中，方波信號稱為時脈信號(clock signal)，為電路動作的基準，其頻率往往決定整個電路的運作速度。 4.1 交流信號 非週期信號(non-periodic signal) ：波形雜亂無章，無法像週期訊號可用簡單數學式表示，但可以透過傅立葉轉換(Fourier transform)瞭解它們的特性 4.2 傅立葉轉換 傅立葉(Fourier)發現弦波信號是數學界的基本粒子，任何信號，不論週期或非週期，都可以用弦波信號的組合來表示 週期信號：傅立葉證明任一週期為T的週期信號s(t)都可表示為 w = 2?/T 和 ：由 s(t) 的波形決定 4.2 傅立葉轉換 (4.2)式：傅立葉序列(Fourier series)，證明週期性信號可視為一群弦波(coswt，cos2wt，…)的組合；頻率由原信號的週期決定，不同頻率對應的振幅及相位，由信號的波形決定 非週期信號：沒有規律性，無法以傅立葉序列表示。傅立葉證明任一非週期信號s(t)可用積分形式表示為： 4.2 傅立葉轉換 (4.3)式表示：任何非週期信號可以視為無數弦波信號的積分所組成，振幅S(w)由s(t)的波形決定 由(4.2)和 (4.3)式證明，不論是週期信號或非週期信號，皆由弦波信號所組成 4.3 限幅電路 限幅電路(limiter circuit) ：去除過高或過低的電壓信號，保護電路不因為太高或太低的電壓，造成電路工作不正常。利用二極體限幅，是積體電路(Integrated Circuit, IC)設計中常用來保護電路的方法。 右圖4.3即為限幅電路 輸入信號 假定外加電壓小於0.7V：截止狀態 外加電壓高於0.7V：導通且維持導通電壓VD(on) = 0.7V 4.3 限幅電路 下圖4.4：s(t) -0.7V：截止狀態s(t) = -0.7V：導通狀態，→限制Vo大於?0.7V 4.3 限幅電路 右圖4.5：s(t) 0.7V：D1導通、D2截止 s(t) -0.7V：D2導通、D1 截止-0.7V s(t) 0.7V：D1/D2皆截 止，Vo = s(t)  →限制Vo在?0.7V及0.7V之間 4.3 限幅電路 右圖4.6： s(t) Va + 0.7V；D1導通、D2截止 s(t) ?(Vb+0.7V) ：D2導通、D1截止?(Vb+0.7V) s(t) (Va+0.7V) ：D1/D2皆截止，Vo = s(t)  →限制Vo在?(Vb + 0.7V)及(Va + 0.7V)之間 4.4