ダイオード信号整流器の順方向電圧降下の補償

私はArts of Electronicsを読んでおり、彼らはこの回路を示しています：

D ₁は0.6 Vのバイアスを提供することでD ₂の順方向降下を補償すると述べています。私はこの回路をまったく理解していません。+ 5Vは外部5vソースですか？どのように補償しますか？

、と回路は、基本的には、信号内の正振幅が0.6Vのハードルを克服する必要がないように、コンデンサの他方の側に0.6Vのバイアスを生成します。 とはシャント電圧レギュレータを形成します。0.6Vの電圧は、結果として導通する寸前の伝えられます。そのため、入力を導通させるために必要なのは、入力からの小さな正のアップスイングのみです。入力は容量結合されているため、純粋なACです。その振幅は、コンデンサの反対側に存在するバイアス電圧の上に付加的に重ねられます。5Vソースは、回路の残りのどこかからのものです。それについて特別なことは何もありません。$R_1$$R_3$$D_1$$D_1$$R_3$$D_2$

おそらく、電圧を上から下に下げるように回路を再描画することで、異なる視点を得ることができます。このビューでは、入力がどのように0.6Vにバイアスされるかを強調していますが、出力はD1の電圧降下全体で下方に0.6V低くなっています。したがって、たとえば、入力が0.1Vの正のスイングを生成すると仮定します。これは、D2の上部（バイアスの全ポイント）で0.7Vになります。D2の下部では、その振幅は再び0.1Vです。D2は、R2の両端に0.1Vが流れるように十分な電流を通します。

0.1Vの負の振幅は0.5Vになります。ただし、D2の下部に-0.1Vの出力を作成することはできません。供給範囲外であるため、それはナンセンスです。0.5VではD2を順方向にバイアスするには不十分であるため、出力は0Vであり、R2によってグランドに引き下げられます。

R1の目的は、柔軟なリンケージとして機能し、信号が注入されるポイントから非常に硬い基準0.6電圧を分離することです。また、R1は入力電流の変動からダイオードを保護します。R1をワイヤで置き換えた場合、信号がD1の上部の電圧を移動しようとするため機能しません。D1のカソードはグランドに固定されています。入力の正のスイングは、D1を介して電流をダンプし、それを乱用します。これにより、入力インピーダンスが低下し、D2上またはD2の下で正しい電圧を生成できなくなります。

一方、R1を大きくすると、基準電圧がバイアスをより小さく制御できるため、補償が減少します。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

シミュレーションをより良くするために、コンデンサを10 uF大きくします。次に、1000 Hzのような素敵な低周波数を使用できます。これは、100 pFのコンデンサを1K未満のインピーダンスにあまり通過させません。また、3V振幅の信号ソースを接続しましょう。時間領域シミュレーションを実行すると、出力波形が非常に正確に半分に切り刻まれていることがわかります。

私は同じ回路にこだわっており、詳細に理解できなかった多くのことを発見しました。だから私は私の説明で非常に低レベルに行こうとします。何かおかしいことに気付いたら、教えてください。修正します。他の回答も読んでください。これらは非常に価値のある高レベルの洞察を提供します。

最初に、ダイオードの電圧降下を理解してください（グーグルではない場合）。ダイオードは、入力の〜0.6-0.7Vを「消費」します。つまり、ダイオードの両端の電圧は〜0.6Vです。直列の電圧が加算されるため、これはR3が約4.3V（電流源の5Vからダイオードの0.6Vを引いた値）になることを意味します。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

次に、2番目のパスを並列に追加します。これは理解するのが難しい場合があります。例えば、なぜ電流は抵抗器とまったく同じ経路を取るのでしょうか？しかし、結局のところ、これは簡単です。ダイオードは0.6Vを消費します。R1とR2はダイオードと並列に動作するため、合計で0.6Vもあります。我々が得るので、今では、分圧器を形成する R1の両端と R2の両端に。${1\over 11}\cdot 0.6V$${10\over 11}\cdot 0.6V$

^{この回路をシミュレートする}

物事をより複雑にするために、R1とR2の間に別のダイオードがあります。D2でさらに0.6Vの降下が生じると主張できます。つまり、R1とR2でそれぞれ0Vになります。つまり、電流はまったく流れません。実際には、ダイオードは、0.6Vのしきい値に達する前であっても、ある程度の電流を流します。回路をシミュレートすると、20μAの電流でドロップがわずか0.4Vと計算されます。そのため、D2側には非常に小さな電流が流れますが、ほとんどの電流（4300μAまたは99.5％）はD1を流れます。しかし、ご覧のとおり、SIGが回路に入るポイントは、どちらの場合もまだ約0.6Vの電位です。

^{この回路をシミュレートする}

パズルの最後の部分は、信号と0.6Vの加算方法です。言い換えれば、これらの2つの電圧がどのように重畳されるかです。これがどのように機能するかを読むことをお勧めします。これが不明な場合は、次の簡単な例で概念を説明します。コンデンサを電圧源とみなし、各ソースの電圧を個別に計算して後で加算できます。

^{この回路をシミュレートする}

したがって、信号の立ち上がりエッジで0.1Vが放電されると、電位は0.6V + 0.1Vになり、ダイオードはこれらの0.6Vを除去するため、出力には再び0.1Vだけが表示されます（不正確な場合は無視できるマイナー電圧がマイナスになります）。

R3を介した外部5Vソースは、D1のアノードに約0.6Vを生成します。今のところ入力信号を無視します。D1の0.6Vレベルは、R1を介してD2のアノードに転送されます。

D2のカソードは10k抵抗を介して0Vに接続されているため、D2は導通する寸前です。これは、信号の半精度の半波整流のために必要な場所です。

信号はD2のアノードに到達し、すべての正の値はD2の順方向バイアスをさらに強化するため、信号の正の半サイクルがR2を介して出力に転送されます。

D2は順方向バイアスの先端にあるため、信号の負の部分はD2の順方向バイアスを減らし、デバイスをオフにします。したがって、負の半サイクルはD2を通過しません。

適切な解析では、信号の中間点付近に（出力波形上に）歪みが示されますが、最初の近似として、正確な半波整流器との合理的な類似性が示されます。