أخبار التكنولوجيا

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين


لنبدأ بفحص الدائرة الموضحة في الشكل 1، حيث يكون الثنائيان متطابقين.

الشكل 1: دائرة تحديد ذات مستويين (تقطيع اللحم)

التحليل النوعي

نحن نطبق المدخلات الجيبية المعتادة بقيمة الذروة الخامسم والتردد الزاوي ω: الخامسفي (ر) = الخامسم خطيئة ωt. إذا قمنا بفصل الفرع مع د2 و الخامس02، ننتهي بدائرة الحد ذات المستوى الواحد حيث يكون للدايود قطبية مقلوبة (الخرج هو قمة الشكل الجيبي). إذا قمنا الآن بتوصيل الفرع الثاني، وهو الدايود د2، وهو متحيز للأمام، ويعمل كمحدد بشرط استيفاء الشرط الخامس02 > ف01 راض. بافتراض أن الثنائيين مثاليان (يتصرفان كدائرة قصر في الانحياز الأمامي وكدائرة مفتوحة في الحالة المعاكسة)، فلدينا إشارة الخرج الموضحة في الشكل 2.

الشكل 2: إشارة الخرج لدائرة محددة ذات مستويين في ظل الظروف المثالية.
الشكل 2: إشارة الخرج لدائرة محددة ذات مستويين في ظل الظروف المثالية

إن التحليل الرياضي للدائرة في ظل ظروف أكثر واقعية، أي مع الأخذ في الاعتبار خاصية الجهد والتيار الفعلية للثنائيات، أمر معقد للغاية. بالنظر إلى الشكل 1، بالنسبة لمبدأ كيرشوف الأول لدينا:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

حسب قانون كيرشوف الثاني :

تضع البوصلة الإلكترونية المتطورة من iSentek معايير جديدة مع اختراق النطاق الديناميكي

24.10.2023

تقرير خاص: GaN وSiC في جميع أنحاء العالم

16.10.2023

إتقان قابلية النقل في ثورة أجهزة الذكاء الاصطناعي

13.10.2023

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

المعادلات المكتوبة للتو ليست كافية لحل المشكلة. دعونا الآن نحلل الشبكة التي تحتوي على الثنائيات. ولهذا الغرض، دع رجلنا الصغير المزود بمقياس الفولتميتر يمر عبر المسار الموضح في الشكل 3، وبالتالي يحصل على:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

وبالمثل، باتباع المسار الموضح في الشكل 4، لدينا:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين
الشكل 3: يقيس الرجل الصغير الإمكانات الكهربائية على طول المسار المشار إليه بالأسهم المنقطة.
الشكل 3: يقيس الرجل الصغير الإمكانات الكهربائية على طول المسار المشار إليه بالأسهم المنقطة
الشكل 4: يقيس الرجل الصغير الإمكانات الكهربائية على طول المسار المشار إليه بالأسهم المنقطة.
الشكل 4: يقيس الرجل الصغير الإمكانات الكهربائية على طول المسار المشار إليه بالأسهم المنقطة

التحليل الحسابي وإعادة بناء البرمجيات لإشارة الخرج

وبما أن الثنائيات متطابقة، يمكننا تطبيع التيارات الفردية على أنا0 المصطلح، أي، س1 = أنا1/أنا0، س2 =أنا2/أنا0:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

حذف الخامسخارج من المعادلتين (3) و (4) وبعد خطوات بسيطة نحصل على:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

وبعد أن حددت:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

وهذا هو، ξن هي التيارات الفردية (بلا أبعاد) في الفرعين زيادة بوحدة واحدة.

هنا نظام المعادلات الوظيفية:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه وفقًا للمعادلة الأولى، يكون حاصل ضرب التيارات ثابتًا ج وللفرضيات المطروحة (الخامس02 > ف01) هو 0 <ج< 1. هذه النتيجة هي المتوقعة لأنه إذا زاد التيار في فرع واحد، فإن التيار في الفرع الآخر ينخفض ​​لأن الفرعين متوازيان. بعد إجراء بعض الاستبدالات نحصل على النظام التالي في الدوال غير المعروفة ξن (ر):

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

إن وجود اللوغاريتم على الجانب الأيمن من الحد الثاني من المعادلة (8) ينفي إمكانية حل النظام حسابياً. في الواقع، تحذر تعليمات Solve المخرجات من أنه من غير الممكن حلها جبريًا، ويوصى باستخدام FindRoot (وهي تعليمات مفيدة في حالة الأنظمة التي لا تكون فيها المجهولات دوالًا). لكن، الرياضيات لديه بيان أقوى من حل؛ إنها تعليمات التخفيض التي في هذه الحالة تزيد بشكل كبير من وقت تنفيذ خوارزمية الحل.

بافتراض أن القيم الحالية منخفضة، لا يزال بإمكاننا استخدام السلسلة اللوغاريتمية المقطوعة عند الحد الخطي:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

في هذا الترتيب التقريبي، الرياضيات يحل نظام المعادلات الوظيفية وبعد ذلك يمكننا حساب إشارة الخرج باستخدام إحدى المعادلتين (3) و (4). البيانات العددية هي:

ملاحظات علمية عن إلكترونيات الطاقة: دائرة تحديد ذات مستويين

يظهر الرسم البياني في الشكل 5، والذي نرى منه أن التقريب المستخدم “خام للغاية” لأنه قادر فقط على إعادة إنتاج الاتجاه الصحيح جزئيًا.

الشكل 5: اتجاه إشارة الخرج، في تقريب السلسلة اللوغاريتمية المقطوعة عند الحد الخطي
الشكل 5: اتجاه إشارة الخرج، في تقريب السلسلة اللوغاريتمية المقطوعة عند الحد الخطي

مراجع

1 ولفرام س.، مقدمة ابتدائية للغة Wolfram.
2 ريدل أ، صامويل ديك، الهندسة الإلكترونية التطبيقية مع Mathematica. شركة أديسون ويلسي للنشر.
3 نحوي م.، إدمينستر ج.، مخطط شوم للدوائر الكهربائية.
4 ميلمان ج.، جرابيل أ.، الالكترونيات الدقيقة.
5 ملاحظات علمية على إلكترونيات الطاقة.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *