電容+二極管電路輸入正弦交流信號,為什么輸出電壓會被抬高呢？

ID:925872 · 發表于 2021-7-12 15:23

輸入正弦交流信號，為什么輸出電壓會被抬高呢？麻煩大佬指點一下，謝謝。

ID:123289 · 發表于 2021-7-12 16:09

理解1：
由于二極管的存在，順向時，電容被充電，逆向不充，這樣順充多逆不充，使得電容上積累一定的電荷：左負右+，與交流電疊加后，抬高了電位。（這時可將電看成是一個電池）。
理解2：電容通交不通直。
交流電正向時，通過，輸出隨輸入增加或變小。
交流電反向時，受二極管的限制，輸出被鉗位于-0.7V(近似認為是0V)。同時電容被充電，會積累電荷。
分兩種情形理解：
當電容上無電荷時，輸出被鉗位于0；（就是你的圖形的最底點。）
當電容上有積累的電荷時，輸出為交流電與電容電壓的疊加。（開始也是慢慢爬上去的，這個瞬態過程你要用示波器才看得到，與現行的圖是不同的！若干個周期后，電容上的電充得相對平衡了，這時你看到的是疊加圖，就是你給出的這個樣子。）

ID:925872 · 發表于 2021-7-13 11:22

yzwzfyz 發表于 2021-7-12 16:09
理解1：
由于二極管的存在，順向時，電容被充電，逆向不充，這樣順充多逆不充，使得電容上積累一定的電荷 ...

“yzwzfyz”大神的回復就是我想要的答案！

剛開始自己無法分析，不知道輸出電壓是如何一步一步變成最后的波形，經過大神的分析，豁然開朗。

電容充電過程：
第1個周期，從上電開始，前半周期V1>0，二極管截止，所以此時輸出電壓V2=V1，沒有任何抬高；
后半周期，V1從0慢慢減小，比如V1=-0.2V時，雖然二極管沒有導通，但是開始有微弱的漏電流，
電容此時其實已經在充電了，只是電荷積累非常少；當V1達到-0.6V時，二極管導通，電流很大
電容快速充電。隨著V1又慢慢接近0V，電容不再充電了，此時電容電壓Vba>0，相當于一個小電源（這個類比非常好）。
第2個周期，前半周期二極管截止，此時輸出電壓V2=V1+Vba，所以輸出電壓被抬高了Vba（原來是這樣被抬高的）。
后半周期，同樣電容會充電，導致Vba進一步增大，輸出電壓進一步被抬高。
經過多個周期充電后，比如V1=-Vp時，V2=-Vp+Vba，V2<-0.2V時，連微弱的漏電流都沒有了，此時電容不再充電了。

電容電壓穩定過程：
電容不再充電后，Vba=Vp-0.2V，最終輸出電壓被抬高了（Vp-0.2）V 。

我用Multisim模擬了一下

ID:94031 · 發表于 2021-7-12 15:54

你怎么知道輸出電壓會被抬高呢。

ID:925872 · 發表于 2021-7-12 16:00

xuyaqi 發表于 2021-7-12 15:54
你怎么知道輸出電壓會被抬高呢。

你看輸入電壓波形，是標準的正弦曲線，輸出電壓整體上移了，最小電壓是0V，不是-Vp了，這不就是被抬高了嗎？

ID:94031 · 發表于 2021-7-12 16:16

wufuzhang 發表于 2021-7-12 16:00
你看輸入電壓波形，是標準的正弦曲線，輸出電壓整體上移了，最小電壓是0V，不是-Vp了，這不就是被抬高了 ...

你的這個圖從哪里來的，把來源說一下。

ID:883242 · 發表于 2021-7-12 16:20

沒有上下文和先決條件，你的問題無法回答。比如右邊有個負載電阻Rl，那么你的圖顯然是錯的。

ID:819198 · 發表于 2021-7-12 16:32

用Proteus仿真看一看，每一個節點的波形，應該知道答案。

ID:94031 · 發表于 2021-7-12 16:33

wufuzhang 發表于 2021-7-12 16:00
你看輸入電壓波形，是標準的正弦曲線，輸出電壓整體上移了，最小電壓是0V，不是-Vp了，這不就是被抬高了 ...

看倍壓整流原理

ID:925872 · 發表于 2021-7-12 17:20

rz12345 發表于 2021-7-12 16:32
用Proteus仿真看一看，每一個節點的波形，應該知道答案。

仿真確實能夠看清每個節點波形，可是波形如何來的，還是不知道怎么分析。。。。。。。。。

ID:149799 · 發表于 2021-7-12 17:24

xuyaqi 發表于 2021-7-12 16:33
看倍壓整流原理

一語道出根本啊

ID:925872 · 發表于 2021-7-12 19:42

xuyaqi 發表于 2021-7-12 16:16
你的這個圖從哪里來的，把來源說一下。

《實用電子元器件與電路基礎》 Paul Scherz 第二版 P318

ID:824490 · 發表于 2021-7-12 21:21

樓主這個圖形給出的條件不夠，不能說明問題，我也給你列個123：
1、你交流信號的頻率是多少？電容容量又是多少？這2個參數決定了輸出到右側的波形，
2、當你在右側再接上一個負載（電阻）時再測量波形，你再看看是什么樣的？
3、一些代成本電器的阻容降壓電路，你不妨拿來分析一下？

ID:827550 · 發表于 2021-7-12 21:22

用Proteus仿真看一看，每一個節點的波形，應該知道答案。

ID:123289 · 發表于 2021-7-14 08:15

功底深的朋友，一眼也能看出，它是：直流+交流。
直流：=電容上積累的電壓=半周通+半周不通=半個峰值。
交流：=正弦波

ID:925872 · 發表于 2021-7-14 08:54

yzwzfyz 發表于 2021-7-14 08:15
功底深的朋友，一眼也能看出，它是：直流+交流。
直流：=電容上積累的電壓=半周通+半周不通=半個峰值。
...

嗯，正解。

ID:420836 · 發表于 2021-7-14 08:55

這種電容二極管電路稱為電壓倍增器，其關鍵功能是在輸入正弦波的負半波期間將電容器充電至峰值電壓。

ID:925872 · 發表于 2021-7-14 09:06

TTQ001 發表于 2021-7-14 08:55
這種電容二極管電路稱為電壓倍增器，其關鍵功能是在輸入正弦波的負半波期間將電容器充電至峰值電壓。

對的，正弦波負半周期，二極管導通，電容會充電；正半周期，截止，電容不會放電。電容積累的電荷越來越多，經過多個充電周期后，理論上電容電壓最后可以達到峰值電壓，輸出電壓=正弦波+電容電壓，所以相較于輸入電壓，輸出電壓被抬高了。

ID:722595 · 發表于 2021-7-14 09:59

wufuzhang 發表于 2021-7-13 11:22
“yzwzfyz”大神的回復就是我想要的答案！

“第1個周期，從上電開始，前半周期V1>0，二極管截止，所以此時輸出電壓V2=V1，沒有任何抬高；”
請教一下，這個不太理解，第一個周期，上電開始，v1>0,此時電容沒有充電，輸出為0吧？為什么V2=V1？

ID:925872 · 發表于 2021-7-14 19:27

召喚師發表于 2021-7-14 09:59
“第1個周期，從上電開始，前半周期V1>0，二極管截止，所以此時輸出電壓V2=V1，沒有任何抬高；”
請教一 ...

正半周期，二極管截止，可以看做斷路，電容左端端連接V1，左端電壓為V1，右端懸空，右端電壓應該也等于V1，你想如果右端等于0的話，電容兩端就有電壓差了，電容沒充電顯然沒有電壓差，所以右端電壓也等于V1。

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電容+二極管電路輸入正弦交流信號,為什么輸出電壓會被抬高呢？

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