Clip-Clamp

Basic Electronics 03 Diode Applications DK 1 Chapter 3 Diode Applications Diode Applications 2

เน้ือหา : การวเิ คราะหเ สน โหลด การประมาณไดโอด ไดโอดใน วงจรอเิ ล็กทรอนกิ สท างดิจิตอล วงจรเรยี งกระแส วงจรขลิบสญั ญาณ วงจรแคลมป สญั ญาณ วงจรทวแี รงดนั ซีเนอรไดโอด Diode Applications 3 บทนาํ การวเิ คราะหวงจรไดโอด จะนิยมใชว งจรสมมลู (Equivalent Circuit) เพื่อใหการวิเคราะหกระทาํ ไดโดยงา ย โดยทวั่ ไปวงจรสมมลู แบบ Ideal และ Simplifiy ก็ เพียงพอเน่ืองจากยังคงใหผ ลลัพธท่ใี กลเคยี งกับไดโอดจริง เราสามารถใชก ราฟลักษณะสมบตั ิ (Characteristic) ของ ไดโอดจริง ท่ีไดจากโรงงานผูผลิต มาวิเคราะหเพ่ือหาผลลัพธไ ด เชน เดียวกัน โดยวธิ ีทางกราฟ ซง่ึ จะไดคาที่ถูกตองมากกวา แต ยุง ยากกวา Diode Applications 4

การวิเคราะหเสน โหลด (LOAD-LINE ANALYSIS) การวเิ คราะหเชิงกราฟฟก (Graphic Approach) การวเิ คราะหเ ชิงกราฟฟกเพ่ือหาจุดทาํ งาน (Point of Operation) หรือ จดุ สงบ (Quiecent Point) ของวงจร จะไดก ราฟลักษณะสมบตั ขิ องวงจรดงั รูป (b) กราฟลักษณะสมบตั ขิ อง วงจร จะประกอบดวย กราฟสองเสน คือ 1. Diode Characteristic 2. Load Line จดุ ตดั ของสองเสน คือ Operating Point (a) วงจร ไดโอดแบบอนกุ รม (b) ลกั ษณะสมบตั ขิ องวงจร Diode Applications 5 เสนกราฟ Diode Characteristic ไดม าจากขอมลู ใน Data Sheet ของไดโอดเบอรนนั ๆ จากโรงงานผูผ ลิต เสน Load line หาไดโ ดยพิจารณาจากวงจร การวาดเสน Load Line โดยใช KVL E = VD+IDR 1. หาจุดตัดในแนวแกน X (VD) เมือ่ ID = 0 --> VD = E 2. หาจุดตดั ในแนวแกน Y (ID) เมื่อ VD = 0 --> ID = E/R 3. ลากเสน ตรงระหวา งจดุ ตัด Diode Applications จุดตัดของสองกรฟคือ จุดทํางาน (Operating Point) ซึ่ง เปน คาแรงดันท่ีตกครอม (VDq) ไดโอด และกระแสทไ่ี หลผาน (IDq) 6

ตัวอยางท่ี 1 วงจรดังรูป (a) มีลักษณะสมบตั ิของไดโอดดังรูป (b) จงหา (a) VDQ และ IDQ (b) VR Diode Applications 7 วิธที ํา วาดเสนโหลดลงไปในกราฟ ลักษณะสมบตั ขิ อง ไดโอด (a) หาจดุ ตดั ของเสนโหลดท่ี แกน X และ Y จดุ ตดั คือ Q-point ดงั น้นั ท่ี VD = 0V VDq = 0.78 V ID = E/R = 10V/1kΩ = 10 mA Idq = 9.25 mA ท่ี ID = 0A (b) หา VR VD = E = 10 V VR = IDR = 9.25mAx1kΩ = 9.25 V Diode Applications 8

ตัวอยา งท่ี 2 9 เชนเดยี วกับ ตัวอยางที่ 1 แตเปล่ียนคา R = 2 kΩ. จุดตัดบนแกน X : ID = E/R = 10V/2kΩ = 5 mA จุดตัดบนแกน Y : VD = E = 10 V (a) Q-point VDQ = 0.7 V IDQ = 4.6 mA (b) VR VR = IDQR = 4.6mAx2 kΩ = 9.2 V Diode Applications การวเิ คราะหวงจรไดโอด โดยใชว งจรสมมูลอยางงาย การวเคราะหว งจรโดยใชก ราฟจริงจะยงุ ยากในการไดก ราฟของ ไดโอดแตละตัว ซึ่งเราสามารถทําใหงายไดโดยใชก ราฟวงจรสมมลู อยางงาย (Simplified Equivalent Circuit) Diode Applications 10

ตวั อยางที่ 3 จากตัวอยางที่ 1 ใหหาจดุ ทาํ งานของวงจรโดยใช แบบจําลองวงจรสมมลู อยางงาย (Simplified Equivalent Circuit) ของ Si ไดโอด Diode Applications 11 วิธที าํ 1. วาดกราฟ Simplified Equivalent Circuit เปนเสนตรง ต้งั ฉากกับแกน X ท่ี VD=0.7V และ ID=0mA เมือ่ VD< 0.7V 2. ลากเสน ตรง Load Line โดยหาจดุ ตัดแกน X,Y เหมอื น ตวั อยางท่ี 1 3. จดุ ทาํ งาน คือจดุ ตัดของเสน ท้ังสอง ดังนั้น Q-Point คอื Idq = 9.25mA VDq = 0.7V Diode Applications 12

การวเิ คราะหวงจรไดโอด โดยใชแบบจําลองไดโอดอุดมคติ ในหลายกรณีการวิเคราะหว งจร กน็ ิยมใชแบบจําลองอุดมคติ (Ideal Diode Model) ถาระดบั แรงดันในวงจรมีคา สูง เนื่องจะไมม ีผลกระทบของ ความผดิ พลาดจากนกั Diode Applications 13 ตัวอยางที่ 4 วิธีทํา เชนเดียวกับตัวอยา งท่ี 1 ใหหาจุด 1. วาดกราฟ Ideal Diode Model เปน ทาํ งาน โดยใช Ideal Diode Model เสนตรง ตง้ั ฉากกบั แกน X ท่ี VD=0V และ ID=0mA เม่ือ VD< 0V 2. ลากเสนตรง Load Line โดยหา จดุ ตัดแกน X,Y เหมอื น ตัวอยางท่ี 1 3. จุดทาํ งาน คือจดุ ตัดของเสน ท้ังสอง ดังน้นั Q-Point คือ Idq = 10 mA VDq = 0 V Diode Applications 14

การวิเคราะหว งจรโดยวธิ ีการทางคณิตศาสตร ประมาณไดโอด (DIODE APPROXIMATIONS) ในการวิเคราะหโดยวิธีการคํานวณ จะใชการประมาณ ซ่งึ ผลลัพธที่ไดใกลเคยี ง ความจรงิ ในระดบั ท่ียอมรับได วงจรอนุกรมไดโอดดังรูป (a) ถา R >> rac จะสามารถใขกราฟไดโอดดังรปู (b) ได (a) (b) 15 Diode Applications การประมาณไดโอดแบบ ซลิ ิกอนและเยอรมันเนยี ม เมื่อไดโอด ON จะเปรียบเปน แหลง จายแรงดันขนาด 0.7V (Si) หรือ 0.3 V(Ge) Diode Applications เม่ือไดโอด OFF จะเปรียบเสมือนวงจร เปด (Open Circuit) 16

การประมาณไดโอดแบบอุดมคติ เม่ือไดโอด ON จะเปรียบเสมือนเปน วงจรปด (Close Circuit) เม่อื ไดโอด OFF จะเปรียบเสมือนวงจรเปด (Open Circuit) Diode Applications 17 ขอ พจิ ารณาในการวิเคราะหว งจรไดโอด * แรงดนั เทรสโฮลด (Thredhold, VT) คอื ระดับแรงดนั ไบแอส เดนิ หนา ท่ีทาํ ใหไดโอด ON โดยที่ Ge มี VT ≅ 0.3 V และ Si มี VT ≅ 0.7 V * เมือ่ ไดโอด ON แลว แรงดนั ครอ มไดโอด จะคงทเ่ี ทากบั VT แม จะมกี ารเพ่ิมแหลงจายแรงดันในวงจร * เม่ือไดโอด ON สามารถเขียนแทนไดโอดไดดวย แหลง จาย แรงดัน VT โดยข้วั บวกอยทู ่ขี าแอโนดของไดโอด Diode Applications 18

การพิจารณาสถานะของไดโอดในวงจร 1. แทนท่ีตําแหนง ไดโอดดว ย ความตา นทานที่สูงมากๆ 2. คาํ นวณวาตาํ แนงไดโอดมีกระแสไหลทศิ ทางใดและแรงดันครอมมคี า เทาใดโดยที่ i. ถา กระแสไหล Forward และ แรงดันครอมมากกวา 0.7 Volt ถือวา ไดโอด ON ii. ถากระแสไหล Forward และ แรงดนั ครอ มนอยกวา 0.7 Volt หรือ กระแสไหล Reverse ถอื วา ไดโอด OFF 3. แทนที่ตําแหนง ไดโอดดวย i. แหลงจา ยแรงดัน 0.7 โวลท ถาไดโอด ON ii. Open Circuit ถาไดโอด OFF Diode Applications 19 ตวั อยาง a R1=1K Ω R1=1KΩ + + ID + R D=1MΩ VO 5.0 VD + - - - 5.0V - พสิ จู นการ ON R1=1KΩ + ++ VO กระแส ID Forward 5.0V VD=0.7V - แรงดัน VD = 5 V > 0.7 V -- น่นั คือ ไดโอด ON Diode Applications 20

ตัวอยา ง b R1=1KΩ R1=1KΩ + 0.5V + + ID + RD=1MΩ - VO 0.5V VD - - - พสิ ูจนการ ON < 0.7 V R1=1K Ω + กระแส ID Forward + V-O แรงดัน VD = 0.5 V 0.5V - นน่ั คอื Diode OFF Diode Applications 21 ตวั อยาง c R1=1KΩ R 1=1KΩ - 5.0V + - ID + R=D 1M Ω + VO 5.0 VD - + - กระแส ID Reverse R1=1K Ω + แรงดัน VD = -5.0V - V-O Diode OFF 5.0V Diode Applications + 22

ตัวอยา ง d R1=10K R1=10kΩ Ω + 5.0V R1=1KΩ + ID + RD= R2 5.0V VD 1MΩ 1kΩ - -- กระแส ID Forward R1=10kΩ R1=1KΩ แรงดัน VD 23 จาก R/ = 1MΩ//1kΩ ≅ 1kΩ + 5.0V VD = 5.0Vx(R/ /R1+ R/ ) = 5.0x(1kΩ/11kΩ) - ไดโอด OFF Diode Applications ตวั อยา งท่ี 5 สาํ หรับวงจรอนุกรมของไดโอดดังรูป จงหา VD, VR, และ ID Diode Applications 24

วิธีทํา เน่อื งจากระดับแรงดนั 0.5V นอยกวาแรงดันเทรสโฮลดของไดโอดแบบซลิ กิ อน ทําใหไดโอด ไม ON ดังน้ัน ID = 0 A VR = IDR = (0 A) 1.2 kΩ =0V แรงดันครอ มไดโอด VD = E = 0.5 V Diode Applications 25 ตัวอยา งท่ี 6 จงคํานวณหา ID1, VD2, และ Vo สําหรับวงจรในรปู Diode Applications 26

วิธีทํา 27 ไดโอด D2 จะ OFF เนอื่ งจากถูกไบแอสยอนกลับ ดังนัน้ ID1 = 0 A และ Vo = IDR =0V และ VD2 = E-VD1-Vo = 12 V - 0 - 0 = 12 V ดงั นั้น VD1 = 0 V Diode Applications ตวั อยางท่ี 7 จงคาํ นวณหากระแส I1, I2, และ ID2 ของวงจรในรปู วธิ ีทํา แหลงจายแรงดันตอ ใหล ักษณะทาํ ให ไดโอด ไบแอสเดนิ หนา และแรงดนั คลอม D2 มากพอท่ี ทําให D2 ON ดงั นนั้ D1 และ D2 ON Diode Applications 28

Diode Applications จาก KVL E = V2+VT1+VT2 ดังนนั้ V2 = 20-0.7-0.7 V = 18.6 V และ I2 = V2 /R2 = 18.6 V/ 5.6 kΩ = 3.32 mA และ I1 = VT2/R1 = 0.7 V/3.3kΩ = 0.212 mA และ ID2 = I2 - 11 = 3.32mA-0.212mA = 3.108 mA 29 ไดโอดในวงจรอิเล็กทรอนิกสท างดจิ ิตอล เกตแบบออร (OR GATES) ตารางความจรงิ ของ OR gate Input1 Input2 Output 000 011 101 111 จากวงจร Output จะไดเ ปน 1 ถา Input ใด Input หนงึ่ เปน 1 30 Diode Applications

ตัวอยางท่ี 8 จงหาแรงดันเอาทพุต Vo และกระแสทไ่ี หลผาน I สาํ หรบั วงจรในรูป วิธีทาํ ไดโอด D1 จะ ON เน่อื งจากมี กระแสไหลจากแหลงจาย E ผาน R ลงกราวด ไดโอด D2 OFF หมายเหตุ วงจรนเี้ ปน การตอให Input1 เปน 1, Input2 เปน 0 31 โดยท่ี Logic 1 ประมาณ 10V และ Logic 0 ประมาณ 0 โวลท Diode Applications ดงั นั้นทีเ่ อาทพตุ 32 Vo = E-VD = 10-0.7 = 9.3 V น่นั คือ VO มีลอจกิ เปน 1 และ I = Vo/R = 9.3V/1kΩ = 9.3mA Diode Applications

เกตแบบแอนด (AND GATE) ตารางความจริง AND gate Input1 Input2 Output 000 010 100 111 จากวงจร Output จะไดเปน 0 ถา Input ใด Input หน่ึง เปน 0 33 Diode Applications ตวั อยางท่ี 9 จงหา Vo สาํ หรับเกตแบบ AND ของรูป ดงั รปู วิธีทํา จากวงจร ไดโอด D1 OFF ไดโอด D2 ON หมายเหตุ วงจรนเ้ี ปนการตอให Input1 เปน 1, Input2 เปน 0 34 โดยที่ Logic 1 ประมาณ 10V และ Logic 0 ประมาณ 0 โวลท Diode Applications

ที่เอาทพุต 35 Vo = 0.7 นั่นคอื VO มีลอจิกเปน 0 และ I = (E-Vo)/R = 9.3V/1kΩ = 9.3mA Diode Applications วงจรเรียงกระแส (RECTIFIER) เปนวงจรท่ใี ชเปลีย่ นไฟฟากระแสสลับ ใหเปนไฟฟากระแสตรง โดยเอาทพตุ ที่ได จะเปน สัญญาณ DC มีลักษณะเปนชว งๆ เรยี กวากระแสตรงแบบพลั ส (Pulsating DC) แยกออกเปน 1. วงจรเรยี งกระแสแบบคร่ึงคลื่น (HALF-WAVE RECTIFIER) 2. วงจรเรยี งกระแสแบบเตม็ คลน่ื (FULLLF-WAVE RECTIFIER) Diode Applications 36

วงจรเรียงกระแสแบบครึง่ คลืน่ (Half-Wave Rectifier) Diode Applications 37 38 ชว งนาํ กระแส (t = 0 -> T/2) ชว งไมนาํ กระแส (t = T/2 -> T) Diode Applications

สญั ญาณเรียงกระแสแบบครึง่ คล่นื คา เฉลี่ยของสัญญาณเอาทพ ุตคือ การอินทเิ กรต Vo ซง่ึ เทา กับ Vdc = 0.318 Vm Diode Applications 39 ผลกระทบของแรงดันเทรสโฮลด เมือ่ คิดคาแรงดันเทรสโฮลของไดโอด VT จะทําใหคาเฉลี่ย 40 ของแรงดันเอาทพตุ เทากับ VDC = 0.318 (Vm - VT) Diode Applications

ตัวอยา งท่ี 10 จงวาดเอาทพุต Vo และคํานวณระดับแรงดนั DC ของ เอาทพ ตุ สําหรบั วงจรในรูป Diode Applications 41 42 วิธีทาํ VDC = -0.318Vo = -0.318(20 V) = -6.36 V Diode Applications

แรงดันยอนกลบั คายอด (Peak Inverse Voltage, PIV) บางครัง้ เรียกวา peak reverse voltage, PRV หมายถงึ อัตราพกิ ัดแรงดนั ยอนกลบั สูงสุดทไ่ี ดโอดสามารถจะทนได ซึง่ เปน คุณสมบัตขิ องไดโอดแตละตวั การพิจารณาวา ไดโอดในวงจรจะรบั ภาระแรงดันยอนกลับเทาไร ตองพิจารณาเมื่อ ไดโอด OFF และมีแรงดันยอนกลับสงู สดุ Diode Applications 43 วงจร Halfwave Rectifier ดังรูป ไดโอดจะมเี จอภาระแรงดันยอนกลับ สูงสุดเทา กับ Vm ดังนั้นตองเลือกใช ไดโอดทีม่ คี า PIV ณ Vm 44 Diode Applications

วงจรเรยี งกระแสแบบเต็มคล่นื แบบบลิดจ (BRIDGED FULL- WAVE RECTIFER) Diode Applications 45 46 ชวงเวลา (t = 0 -> T/2) vi เปน บวก ชว งเวลา (t = T/2 -> T) vi เปน ลบ Diode Applications

สัญญาณเรยี งกระแสแบบเต็มคล่ืนแบบบลิดจ คาเฉลย่ี ของสัญญาณเอาทพตุ คือ การอินทิเกรต Vo ซ่งึ เทา กบั 47 VDC = 2(0.318)Vm หรอื VDC = 0.636Vm Diode Applications ผลกระทบของแรงดันเทรสโฮลด ผลกระทบจะเปน สองเทา เน่ืองจากกระแสไฟฟา ไหลผานการไบแอสเดนิ หนา ไดโอด 2 ตัว เมอ่ื คดิ คาแรงดันเทรสโฮลของไดโอด VT จะทําใหค าเฉลี่ยของแรงดนั เอาทพตุ เทากับ VDC = 0.636(Vm - 2VT) Diode Applications 48

แรงดนั ยอ นกลบั คา ยอด (Peak Inverse Voltage, PIV) เชน เดียวกันการพจิ ารณาวา ไดโอดในวงจร แบบบลิดจ จะรบั ภาระแรงดนั ยอนกลบั เทา ไร ตอ งพจิ ารณาเมื่อ ไดโอด OFF และมแี รงดนั ยอนกลับสงู สดุ จากรูปจะมีแรงดันยอนกลบั ครอม Diode มากที่สุดคอื แรงดนั คลอม VR = Vm ดงั นัน้ ตองเลือกใช ไดโอดทีม่ ีคา PIV ณ Vm Diode Applications 49 วงจรเรยี งกระแสเต็มคลน่ื แบบหมอ แปลงเซ็นเตอรแทป็ (Center-Tapped Transformer Full-wave Rectifier) หมอแปลงแบบเซ็นเตอรแทป็ (CT) จะมี ขวั้ ท่ีขดลวดทุตยิ ภูมิ (Secondary Coil) 3 ขั้ว โดยข้ัวหนึง่ จะตอมาจากตรงกลางของขดลวด Diode Applications 50

ชวงเวลา (t = 0 -> T/2) vi เปนบวก 51 ชว งเวลา (t = T/2 -> T) vi เปน ลบ Diode Applications สญั ญาณเรียงกระแสแบบเต็มคล่นื ของวงจรหมอแปลงเซ็นเตอรแ ทป คา เฉลี่ยของสัญญาณเอาทพ ุตจะเหมือนกบั การใชว งจรบลดิ จ 52 VDC = 0.636Vm Diode Applications

แรงดนั ยอ นกลับคายอด (Peak Inverse Voltage, PIV) ในขณะทีไ่ ดโอด OFF แรงดันครอมไดโอด จะเทากบั แรงดันที่ขดลวดทุติยภมู ิ (Primary Coil) ของหมอ แปลง บวกกับแรงดนั ทคี่ รอมตัวตานทาน R ดังนั้นตองเลอื กใช ไดโอดทม่ี ีคา PIV ณ 2Vm Diode Applications 53 วงจรขลบิ สัญญาณ (CLIPPER CIRCUIT) เปนวงจรทีต่ ัดสัญญาณบางสวนออกไปโดยไมทําใหส ญั ญาณทีเ่ หลือมี การบิดเบือน แบง ออกไดเ ปน 2 แบบ คือ วงจรขลิบสัญญาณแบบอนกุ รม (Series Clipper Circuit) วงจรขลบิ สัญญาณแบบขนาน (Pallarel Clipper) Diode Applications 54

วงจรขลบิ สญั ญาณแบบอนกุ รม (Series Clipper Circuit) วงจรเรียงกระแสแบบครึง่ คล่นื ถือเปนวงจรขลิบสญั ญาณอยางงา ย 55 Diode Applications ตัวอยางท่ี 11 จากรูปจงหารูปคลน่ื ของเอาทพุต โดยใช Ideal Diode Diode Applications 56

วธิ ที าํ จดุ ท่ีทําใหส ัญญาณเริ่มขลบิ คอื จดุ ท่ี vD=0V. และ i=0mA ดังนัน้ เม่ือ vi = -V จึงถือเปนแรงดันขดี เริ่มขลิบสญั ญาณ โดยท่ี ไดโอดจะ ON เม่ือ vi>-V และไดโอดจะเริม่ OFF เมื่อ vi<-V Diode Applications 57 รปู สญั ญาณเอาทพ ุตของวงจร Diode Applications 58

วงจรขลิบสญั ญาณแบบขนาน (Parallel Clipper Circuit) Diode Applications 59 ตวั อยา งที่ 12 จงหา vo ของวงจรดังรูปโดยใช Ideal DIode Diode Applications 60

วิธีทาํ จดุ ขีดเร่มิ ขลิบจะเปนจดุ ที่ id = 0 และ vd = 0 พอดี ดวยการแทนคา ไดโอด ดว ยสวทิ ช ON และกระแส id= 0 จะไดว า vi = vR+vD+V = 0+0+V =V น่นั คอื แรงดนั ขีดเร่มิ ขลบิ จะอยูที่ vi = V Diode Applications 61 62 ดงั นน้ั เม่ือ vi>V จะทําใหไดโอด OFF โดยท่ี vo = vi เมอื่ vi<V จะทาํ ใหไ ดโอด ON โดยท่ี vo = vd Diode Applications

ผลกระทบของแรงดันเทรสโฮลด Diode Applications 63 ตารางสรปุ วงจรขลิบสญั ญาณ Diode Applications 64

ตารางสรุปวงจรขลบิ สัญญาณ (ตอ) Diode Applications 65 วงจรแคลมป (CLAMPER) ทาํ หนาที่ยกหรือลดระดบั สัญญาณอินพตุ โดยวงจรจะประกอบดว ย ตวั เกบ็ ประจุ, ไดโอด และตัวตานทาน Diode Applications 66

ตวั อยางท่ี 13 วงจรแคลมปส ัญญาณแบบพ้ืนฐาน Diode Applications 67 วธิ ที าํ ในขว งคร่งึ คลน่ื บวก (t = 0 -> T/2) C จะถูก Charge ประจุ ผาน D จนมีระดับแรงดนั เทา กับ V ในขว งคร่งึ คลื่นลบ (t = T/2 -> T) C จะถูกเปนเสมอื นแหลงจายแรงดันคงท่ีขนาด V ใหแหลง จายแรงดนั ใน วงจร จะมี vi ตอ อนุกรมกับ V ดังน้นั แรงดันคลอม R ในชวงน้จี ะเทากับ -2V Diode Applications 68

อนิ พตุ และเอาทพตุ ที่ได Diode Applications 69 สรุปวงจรแคลมป Diode Applications 70

สรปุ วงจรแคลมป (ตอ ) Diode Applications 71 วงจรทวแี รงดนั (Voltage-Multiplier Circuits) สามารถเพ่มิ ระดับยอดสัญญาณใหเปน 2 เทา, 3 เทา, 4เทา หรือหลายๆ เทาได Diode Applications 72

วงจรทวีคณู แรงดนั (Voltage Doubler) ทําหนาทเี่ พม่ิ แรงดนั อินพุด ใหไ ดเ อาทพตุ ที่มคี าสูงสุดเปนสองเทา อินพตุ ของวงจรทวแี รงดันในทนี่ ี้คอื แรงดนั ทขี่ ดลวดทตุ ยิ ภมู ิ จะเปน สัญญาณไฟฟากระแสสลบั Vi มีคา สงู สุด = Vm Diode Applications 73 หลกั การทํางาน ในชวงเวลา t= 0-T/2 เม่ือ D1 ON, C1 จะถูก Charge ประจุผาน D1 จน มีแรงดนั ตกครอ มสูงสดุ = Vm ในชว งเวลา t= T/2-T C1 จะเปน เสมือนแหลงจายแรงดันขนาด Vm ดงั น้นั C2 จะถูก Chage ประจุ ดวย แรงดนั ขนาด Vm+Vi ซ่ึงทคี่ าสูงสดุ แรงดันครอม C2 = 2Vm Diode Applications 74

นน่ั คอื เม่ือเวลาผา นพน ไป 1 คาบแรงดนั ทเี่ อาทพุตจะมีคาเทากบั 2Vm หมายเหตุ แรงดันเอาทพตุ จะเปน แรงดัน DC ซ่ึงกระแสท่ีจะถูกนําไปใชงานจะเปน ประจทุ ่ีอยูใน C2 Diode Applications 75 วงจรทวีแรงดันหลายเทา วงจรดังรปู น้ีจะเลือกใชแ รงดนั เอาทพุตได ตงั้ แต 2Vm, 3Vm จนถงึ 4Vm Diode Applications 76

ซเี นอรไดโอด (ZENER DIODES) เม่ือตอวงจรแบบ Farward Bias ซเี นอรไดโอด จะมีลักษณะเหมอื นไดโอด ปกติคือนํากระแสได แตเ ม่ือตอแรงดนั ให Reverse Bias ซีเนอรจะไมนํากระแสจนเมอ่ื แรงดันท่ี ครอมมีคา มากกวา VZ ก็จะกลับมานํากระแสอีกคร้งั Diode Applications การใชง าน ซเี นอรจะตอแบบ Reverse Bias โดยในรูปจะแสดงสถาวะ ON และ สภาวะ OFF ของซเี นอร 77 วงจรซเี นอรไดโอด Diode Applications 78

การวเิ คราะหวงจร ซีเนอร จะแทนซีเนอรด วยวงจรสมมลู คอื เปน Open Circuit ถา ซีเนอร OFF และแทนดวย แหลงจายแรงดันขนาด VZ ถา ซเี นอร ON (a) การแทนทซ่ี เี นอรเม่ือ OFF (b) การแทนท่ซี ีเนอรเม่ือ ON Diode Applications 79 การวิเคราะหเพ่ือตรวจสอบการ ON หรอื OFF ของซเี นอรใ นวงจร การตรวจสอบสถานะของซเี นอร โดย 1. แทนท่ีซีเนอรด วยตวั ตานทานทม่ี คี าสูงมากๆ หรือการ Open Circuit 2. คาํ นวณเพ่ือหาแรงดันครอมตําแหนงนั้น ถาแรงดันมีคา มากกวา VZ แสดงวา ซีเนอร ON ถาแรงดันมีคา นอยกวา VZ แสดงวา ซีเนอร OFF 3. เมอื่ ทราบสถานะแลวกใ็ หแทนซีเนอรด วยวงจรสมมูลตามสถานะท่ีเปน (Open หรอื VZ) Diode Applications 80

ตัวอยา งท่ี 14 วงจรดังรูป เม่อื VZ = 10V, Vi = 16V, RL = 1.2 kΩ, และ R= 1 kΩ ซีเนอรไดโอดมีอัตราการทนกําลงั สงู สดุ PZM = 30 mW (a) หา VL, VR, IZ, และ PZ (b) เชน เดียวกันกบั เมื่อเปลี่ยน RL เปน 3 kΩ. Diode Applications 81 วธิ ที าํ (a) ตรวจสอบวา ซเี นอร ON หรือไม โดยแทนท่ี ตาํ แหนง ซเี นอรดวย Open Circuit แลว หา V V = (1.2 kΩ) (16V) (1.2kΩ+1kΩ) = 8.73 V จะเห็นวา มคี าตา่ํ กวา VZ จงึ ทาํ ให ซเี นอร OFF * การคํานวณคาตางก็วเิ คราะหเหมือนไมมี ซีเนอรอยู ได 82 VL = 8.73V, VR=7.27V, Iz = 0A, และ Pz = 0 W Diode Applications

(b) เมอ่ื RL=3k ตรวจสอบการ ON ของซเี นอร V = (3 kΩ)x(16V) (3kΩ+1kΩ) = 12 V จะเหน็ วา มคี าสงู กวา VZ จงึ ทํา ให ซเี นอร ON แทนที่ซีเนอรด ว ย แหลงจายแรงดนั 10 V Diode Applications 83 เมอื่ แทนทซี่ เี นอรด วยแหลงจายแรงดนั 10 V 84 ดังน้นั VL = Vz = 10V และ VR = 6V Iz = 2.67mA Power Dissipation Pz = VzIz = (10V)(2.67mA) = 26.7 mW Diode Applications

การอนุกรมซเี นอรไ ดโอด (Series Zeners) แรงดนั ครอมซเี นอรท ่ตี ออนุกรมกนั จะมีคา เทากับดงั รูป VZ = VZ1+VZ2 Diode Applications 85 Diode Applications 86