Betrachten Sie folgende Schaltung:
Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan
Die Frage ist die Bestimmung der Ausgangsspannung. D1 ist eine ideale Diode mit einer Schwellenspannung von Null.
Wenn der Eingang von Null auf die Spitzenspannung geht, ist die Diode sicherlich ausgeschaltet, aber das Problem tritt nach dieser Zeit auf. Sowohl Ein- als auch Aus-Annahmen für die Diode sind gültig, wenn
Ich denke, das Problem hier ist Ihre On-State-Annahme, weil sie sich selbst widerspricht
Siehe nach folgender Aussage:
Das wird vermutet , was bedeutet, dass der Strom vom Kathodenende zum Anodenende der Diode fließt. Einfach gesagt, die Pfeil in Ihrer Zeichnung ist umgedreht. Diese Annahme an sich ist in Ordnung. Dies bedeutet, dass der berechnete Strom eine entgegengesetzte Richtung haben wird.
Das Problem beginnt jedoch mit dem zweiten Teil Ihrer Annahme, dh : Dies widerspricht der Annahme, die Sie gerade gemacht haben (negativ ). Sie können nicht beide Annahmen gleichzeitig haben, weil sie sich einfach widersprechen.
Die richtige Annahme in diesem Fall wäre
ODER wenn Sie das umdrehen Pfeil, hättest du
das ist das gleiche. Betrachtet man die Ableitung der Spannung am Kondensator:
Wählt man wenige Zeitpunkte aus, ergibt sich eine Häufigkeit von Und (unter Berücksichtigung der ursprünglichen Pfeilrichtung) ergibt:
Dies kann per Simulation überprüft werden
Simulation der Durchlassannahme (Diode ohne Durchlassspannung und vernachlässigbarer Sperrwiderstand – sonst könnte kein Strom fließen):
Wie Sie der Wellenform entnehmen können, stimmen die aktuellen Werte mit den berechneten überein. In diesem Fall fließt der Strom tatsächlich von der Kathode zur Anode, sodass die Annahme richtig ist.
Die Dioden-Ein/Aus-Versuchsmethode funktioniert möglicherweise nicht immer, wenn sich ein Kondensator in der Schaltung befindet, sie könnte für einen Teil jedes Zyklus leiten. Aber gehen wir erstmal davon aus, dass es funktioniert.
Lösen Sie zuerst nur für den stationären Zustand auf, machen Sie sich keine Sorgen über den Start. Im stationären Zustand muss die Diode ausgeschaltet sein, sonst würde sich der Kondensator bis ins Unendliche aufladen (es gibt keinen anderen Weg für den Diodenstrom).
Als nächstes erkennen Sie, dass die Kappe ein Hochpassfilter ist. Da kein Widerstand (unendlich groß) vorhanden ist, ist die Grenzfrequenz unendlich niedrig und lässt alles außer Gleichstrom durch.
Im stationären Zustand (zuvor geschlossen) fließt kein Strom in der Diode, aber die Diode lässt die Ausgangsspannung auch nicht unter Null fallen.
Hochpassfilter, Spannung nie unter Null: Schluss: Sinus, mit Sinusunterkante bei Null.
Wenn Sie wissen müssen, was in den ersten Zyklen passiert, müssen Sie stückweise analysieren.
Für 0 ≤ t ≤ T/2 ist die Diode ausgeschaltet.
Für T/2 ≤ t ≤ 3T/4 ist die Diode eingeschaltet, die Kappe lädt sich auf Vpeak auf.
Für 3T/4 ≤ t ist die Diode ausgeschaltet.
Hier ist die Antwort mit dem Simulator:
Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan
Ich habe die Diodenparameter geändert, um sie nahezu perfekt zu machen. Sie können sehen, was ich in dieser Antwort getan habe. Einfache Schaltungsübertragungsfunktion und Ausgangsgraph
Wenn Sie die Diodenzustände annehmen, müssen Sie sicherstellen, dass es keine Widersprüche in der resultierenden Schaltungskonfiguration gibt. Wenn man sich nur die IV-Eigenschaften der Diode ansieht, scheint es, als wäre der EIN-Zustand möglich, aber die resultierende Schaltung folgt nicht KVL.
Für die von Ihnen angenommene Stromrichtung beträgt der Spannungsabfall über der Schleife
, seit
.
Mit dem AUS-Zustand sind keine Widersprüche verbunden, und daher ist es der richtige Zustand.
BEARBEITEN
Das Schaltbild auf der linken Seite zeigt Ihnen die ursprüngliche Schaltung, die in die rechte Schaltung umgewandelt wird, wenn angenommen wird, dass die Diode eingeschaltet ist. Damit die Diode eingeschaltet ist, muss der Strom in die angegebene Richtung fließen. Dies impliziert die mit dem Knoten verbundene Kondensatorplatte
wird durch den Strom positiv aufgeladen. Folglich der Spannungsabfall über dem Kondensator
, wie unten angegeben, positiv sein (ich habe die Polarität von umgekehrt).
von dem, was Sie angegeben haben). Wenden Sie jetzt KVL in den A - B -
- D-Schleife:
Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan
Es ist ganz einfach: Die Annahme, dass die Diode im Vorwärtsmodus ist, ist falsch.
Wenn der Eingang von Null auf die Spitzenspannung geht, ist die Diode sicherlich ausgeschaltet
Richtig. Es fließt kein Strom durch den Kondensator und die Diode.
Deshalb
für
.
Sowohl Ein- als auch Aus-Annahmen für die Diode sind gültig, wenn
Diese Aussage ist falsch. Wie wir oben gesehen haben, at
gilt:
.
Deshalb
, so ist es, oder besser, es bleibt umgekehrt voreingenommen.
Mit anderen Worten, nur "die Aus-Annahme für die Diode" ist wahr.
Beachten Sie, dass
Beachten Sie, wann wahr wären, dann ist der Rest Ihrer Ausarbeitung wahr (ich habe einen Teil eingefügt):
was stimmt, weil
Ihr Problem ist, dass Sie in einigen unangemessenen Fällen V1 als Spannung über der Kappe verwendet haben. Tatsächlich ist es nicht V1, sondern V1-Vout
Vout ist eine Sinuswelle, deren negativ verlaufende Täler bei 0 V und ihre positiv verlaufenden Spitzen bei 2 * Wurzel 2 * V1 liegen, wobei V1 der RMS-Wert der Spannungsquelle ist.
Die Zeichen +ve und -ve auf der Kappe sind falsch herum.
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Bruce Abbott
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Tony Stewart EE75
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Benutzer215805
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