D04二极体交流电路

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1、Chapter4二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2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34.1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(periodicsignal)：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

2、出現一基本波形TA0V圖4.144.1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(angularfrequency)54.1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-peakvoltage)，表示它的波峰到波谷相差2A，均方根電壓(root-mean-squarevoltage)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

3、，實際振幅為156V64.1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(clocksignal)，為電路動作的基準，其頻率往往決定整個電路的運作速度。T圖4.274.1交流信號非週期信號(non-periodicsignal)：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(Fouriertransform)瞭解它們的特性84.2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：

4、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)94.2傅立葉轉換(4.2)式：傅立葉序列(Fourierseries)，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：..(4.3)104.2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

5、(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114.3限幅電路限幅電路(limitercircuit)：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(IntegratedCircuit,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圖4.3Vo0.7VRIs(t)124.3限幅電路下圖4.4：s(t)>-0.7V：截止狀態s(t)

6、<=-0.7V：導通狀態，→限制Vo大於0.7V圖4.4Vo0.7VRIs(t)134.3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-0.7VVa+0.7V；D1導通、D2截止s(t)<(Vb+0.7V)：D2導通、D1截止(Vb+0.7V)

7、→限制Vo在(Vb+0.7V)及(Va+0.7V)之間圖4.6s(t)RVoVaVbID1D2154.4整流電路半波整流電路(half-waverectifier)見下圖4.7s(t)<0.7V：截止狀態，電流為零s(t)>=0.7V：導通並維持其端電壓為0.7V→限制Vo不小於0.7V利用二極體的方向性整流，將小於0.7V的部分截掉，僅讓大於0.7V以上的信號通過，而其最高電壓為4.3V圖4.7Vo4.3VRIs(t)164.4整流電路多頻信號產生器(multiplefrequencygenerator)：整流電路

8、的另一個用途。利用二極體方向性整流出來的半波，根據傅立葉轉換半波由各種頻率的弦波組成，在輸出端加上濾波器(filter)，就可以濾出想要的頻率的信號，如上圖4.8圖4.8VoRs(t)濾波器174.5簡單交流對直流轉