Analizziamo ora il circuito in figura, dove Vin è un generatore di tensione alternata sinusoidale:

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Agnello Brunelli
7 anni fa
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1 Raddrizzatore a doppia semionda: caso ideale Analizziamo ora il circuito in figura, dove Vin è un generatore di tensione alternata sinusoidale: Questa particolare struttura di collegamento di quattro diodi si dice a ponte o, più precisamente, a ponte di Graetz. Analizzando il verso delle correnti nel circuito (freccie in rosso) osserviamo che durante la semionda positiva di Vin conducono (sono polarizzati direttamente) i diodi D2 e D4, mentre i dioidi D1 e D3 (in grigio) sono polarizzati inversamente. Osservando il verso della corrente che passa nella resistenza R, concludiamo che la tensione su R è positiva nel verso indicato dalla freccia di Vout. Durante la semionda negativa di Vin invece, i diodi D1 e D3 sono polarizzati direttamente, mentre D2 e D4 sono in polarizzazione inversa (in grigio in figura):

2 Si osservi che la freccia della corrente (in rosso) attraversa la resistenza R sempre nello stesso verso: ciò implica che la tensione su R mantiene la stessa polarità di prima (ovvero rimane positiva) anche durante la semionda negativa di Vin. In altre parole: anche quando Vin cambia di segno, a causa del comportamento dei diodi, la corrente scorre in R sempre nello stesso verso e dunque la tensione su R mantiene lo stesso segno. Il seguente grafico mostra il confronto fra l'andamento di Vin e di Vout nel circuito: Il circuito in esame viene detto raddrizzatore a doppia semionda in quanto trasforma un'onda alternata in un'onda sempre positiva, "capovolgendo" la semionda negativa. Si noti che, mentre

3 l'onda di ingresso ha valor medio nullo, l'onda di uscita ha un valore medio positivo. Tale valore medio si può dimostrare essere uguale a dove Vp è il valore massimo dell'onda raddrizzata. Il valore efficace dell'onda raddrizzata è Raddrizzatore a doppia semionda: caso reale In realtà il diodo in polarizzazione diretta non si comporta esattamente come un corto circuito, ma piuttosto come un generatore di tensione costante di valore uguale alla tensione di soglia del diodo (circa 0,6 V per i diodi al silicio). Tenendo conto di tale fatto abbiamo che: 1. Il valore massimo dell'onda raddrizzata è inferiore alla massima tensione dell'onda sinusoidale di ingresso di una quantità pari al doppio della tensione di soglia del diodo: infatti le tensioni costanti dei due diodi in polarizzazione diretta si sottraggono dalla tensione del generatore. 2. I diodi iniziano a condurre solo quando l'onda sinusoidale di ingresso supera la loro tensione di soglia (somma delle tensioni di soglia dei due diodi in serie): di conseguenza l'onda raddrizzata presenta un "ritardo iniziale". 3. Raddrizzatore a singola semionda con filtro capacitivo 4. Consideriamo nuovamente un raddrizzatore a singola semionda con diodo, ma stavolta colleghiamo un condensatore C in parallelo con la resistenza R di carico: Supponiamo il condensatore inizialmente scarico (tensione ai suoi capi nulla). Il condensatore si carica durante la semionda positiva dell'onda di ingresso (quando il diodo è polarizzato direttamente). La sua carica (e dunque la tensione ai suoi capi) raggiunge il valore massimo in corrispondenza del massimo dell'onda (vedi figura seguente):

4 7. 8. Quando la tensione del generatore comincia a scendere, il condensatore "vorrebbe" scaricarsi. Tuttavia non può scaricarsi attraverso il diodo, poiché quest'ultimo impedisce il passaggio della corrente in quella direzione. In pratica il diodo si trova a essere polarizzato con una tensione sul catodo maggiore di quella presente sull'anodo: entra dunque in polarizzazione inversa. 9. Ciò ha l'effetto di "isolare" il gruppo RC dal resto del circuito: durante la semionda negativa, il condensatore si scarica sulla resistenza R. Il tempo di scarica dipende dal valore della costante di tempo del gruppo RC (τ = RC) e l'andamento della scarica è il tipico esponenziale decrescente Il diodo ricomincia a condurre (torna in polarizzazione diretta), solo quando la tensione del generatore supera la tensione sul condensatore. A questo punto il condensatore torna nuovamente a caricarsi fino al valore massimo e il processo si ripete allo stesso modo nei periodi successivi:

12. 13. L'effetto finale è quello di produrre una tensione che, pur non essendo ancora "continua", ha oscillazioni molto minori dell'onda raddrizzata di partenza.

5 L'effetto finale è quello di produrre una tensione che, pur non essendo ancora "continua", ha oscillazioni molto minori dell'onda raddrizzata di partenza. In generale le ondulazione residue (dette ripple) sono tanto minori quanto maggiore è il valore della costante di tempo τ = RC del gruppo RC. 14. Raddrizzatore a doppia semionda con filtro capacitivo 15. Un livellamento ancora maggiore dell'onda raddrizzata si ottiene usando il condensatore in un raddrizzatore a doppia semionda a ponte di diodi: La figura seguente mostra l'onda in uscita (confrontata con l'onda raddrizzata dal ponte di diodi): 18.

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