Niederspannungsgleichrichtung

Ein Brückengleichrichter funktioniert möglicherweise nicht richtig, weil: -

1. Die Vollwellengleichrichtung einer Rechteckwelle führt zu einem nahezu konstanten DC-Ausgang, nicht zu der gewünschten doppelten Frequenz.

Eine Rechteckwelle kann durch Tiefpassfilterung in eine nützlichere Wellenform geformt werden. Wenn Ihre Audioquelle jedoch bandbreitenbegrenzt ist, kann Ihre „Rechteck“-Welle bereits eine Sinuswelle sein.

2. Selbst mit einem perfekten verlustfreien Gleichrichter können Sie Schwierigkeiten haben, eine ausreichende Amplitude zu erhalten. Ein 2-Vpp-Signal hat einen Spitzenwert von 1 V, aber die meisten Infrarot-LEDs benötigen mindestens 1,1 V, um einen brauchbaren Ausgang zu erzeugen. Sie benötigen eine Möglichkeit, die Amplitude zu erhöhen oder dem Signal eine Vorspannung hinzuzufügen.

Wenn keine externe Stromversorgung verfügbar ist und Sie die LED direkt über das Audiosignal mit Strom versorgen müssen, ist die Verstärkung der Spannung schwierig. Das Entwickeln einer Vorspannung ist jedoch relativ einfach.

Die folgende Schaltung hat positive und negative Halbwellengleichrichter (D1 und D2) mit Filterkondensatoren mit niedrigem Wert, die eine kleine DC-Vorspannung mit hoher Welligkeit erzeugen. Hohe Welligkeit ist normalerweise schlecht, aber in diesem Fall wollen wir die Welligkeit, weil es das Signal ist!

Bei positiven Halbzyklen lädt sich C1 auf etwa 0,6 V auf und entlädt sich dann (durch die LED) während negativer Halbzyklen auf etwa 0,4 V. C2 führt dieselbe Funktion aus, jedoch in entgegengesetzten Halbzyklen. Diese Vorspannung reicht aus, um den Spannungsabfall des Gleichrichters auszugleichen und eine kleine Verstärkung bereitzustellen, um in den Betriebsspannungsbereich der LED zu gelangen. R1 und R2 reduzieren die Belastung am Eingang und begrenzen den Diodenstrom, wenn eine größere Signalspannung angelegt wird.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ich habe ein 19-kHz-Rechteckwellen-Audiosignal mit Leitungspegel (~ 2 Vpp), das ich hoffentlich gleichrichten kann, um eine Infrarot-LED mit 38 kHz anzusteuern.

Eine LED ist eine Diode und damit ein Gleichrichter!

Aber ich nehme an, Sie möchten sowohl negative als auch positive Halbwellen Ihres Signals nutzen.

Also einen Brückengleichrichter verwenden?

Ich habe nach Dioden mit niedrigem Vf gesucht und nicht viel gefunden.

Ähm, Schottky-Dioden , murmeln, murmeln, Wikipedia-Typ von Halbleiterdioden , murmeln, murmeln:

Schottky-Dioden

Schottky-Dioden bestehen aus einem Metall-Halbleiter-Kontakt. Sie haben einen geringeren Durchlassspannungsabfall als Dioden mit pn-Übergang. Ihr Durchlassspannungsabfall bei Durchlassströmen von etwa 1 mA liegt im Bereich von 0,15 V bis 0,45 V, was sie für Anwendungen mit Spannungsbegrenzung und zur Verhinderung von Transistorsättigung nützlich macht. Sie können auch als verlustarme Gleichrichter verwendet werden , obwohl ihr Rückwärtsleckstrom im Allgemeinen höher ist als der anderer Dioden.

Beachten Sie, dass der Bau eines perfekten Gleichrichters kein 38-kHz-Signal von Ihrer idealen 19-kHz-Rechteckwelle liefert – nur Gleichstrom. Da Ihre Welle jedoch nicht perfekt rechteckig mit unendlich scharfen Kanten ist und Ihr Gleichrichter immer noch "tote" Bereiche aufweist, können Sie auf diese Weise etwas erhalten, das mit 38 kHz blinkt.

Eine andere Option, wenn Sie nach dem Signal und nicht nach seiner Leistung suchen, besteht darin, es einfach mit Wechselstrom zu koppeln:

Auf diese Weise "pulst" Ihre Diode mit 19 kHz, da die Spannung an der Verbindung zwischen Spannungsteiler, Kappe und LED mit der Eingangsspannung schwankt.

Beachten Sie auch, dass jedes Rechtecksignal spektral nicht nur seine Frequenz hat, sondern auch alle Harmonischen dieser Frequenz. Das liegt einfach daran, dass die Fourier-Transformation eines Einheits-Rechtecksignals (skaliert/gedehnt gemäß Amplitude/Frequenz des Rechtecks) eine Sinc-Funktion ist.$a \frac{\sin \pi f x}{\pi f x}$. Dieser hat Seitenkeulen bei jedem Vielfachen von$f$:

Sie können den RC-Hochpass im obigen Schema verwenden, um die erste Nebenkeule auszuwählen, die Sie mit der LED visualisieren möchten, indem Sie geeignete Werte für die beiden R und C auswählen (100 nF / 47 KOhm wären ein Anfang); Das wird nicht scharf genug sein, um 10 19-kHz-Hauptkeulen vollständig zu unterdrücken, aber fügen Sie einfach eine weitere Stufe des RC-Filters (oder LC, wenn Sie mehr Energie behalten müssen) danach hinzu, und Sie sollten in Ordnung sein.

Wenn Sie neben dem 2-V-Signal selbst Zugang zu einer anderen Stromquelle haben, sehe ich zwei Optionen.

1) Sie können das 2-V-Signal in einen nicht invertierenden Verstärker mit einer Verstärkung von 10 (einem Operationsverstärker, einem 10-K-Widerstand und einem 90-K-Widerstand) einspeisen, um eine Kopie Ihres ± 1-V-Signals mit ± 10 V zu erstellen. Verwenden Sie dann einen normalen Brückengleichrichter. Aufgrund des höheren Signalpegels sind die Diodenabfälle kein so großes Problem.

2) Sie können einige "ideale Dioden" aus einigen Operationsverstärkern und normalen Dioden herstellen. Der Operationsverstärker kann den Abfall auf nahezu 0 halten, jedoch nur mit Hilfe einer anderen Stromquelle.

Bei einer Rechteckwelle erhalten Sie aus einem 19-kHz-Signal keine 38 kHz. Wenn es sich um eine Sinuskurve handelt (oder wenn Sie sie auf ungefähr eine filtern können), würden Sie theoretisch 38 kHz erhalten, aber in der Praxis wäre die Umwandlung nicht sehr effizient und die LED-Signale nicht sehr sauber.

Hier wird ein Brückengleichrichter mit sehr geringem Abfall verwendet - Speichern der Ladung eines MOSFET-Brückengleichrichters

Wenn Sie einen sehr geringen Abfall wünschen und eine Stromquelle zur Verfügung haben, können Sie dies tun (bipolare Versorgungen, aber es könnte für eine einzelne Versorgung modifiziert werden):

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Hier ist eine Simulation des LED-Stroms mit einem Sinuswelleneingang: