¿Cuál es la función del diodo D1 en este circuito generador de rampa?

El diodo es responsable de la rápida caída del diente de sierra.

Cuandoelvoltajedeentradaesalto,elcondensador(C1)secargaatravésdelaresistenciayeldiodoestáapagado.Cuandolatensióndeentradavuelveabajar,eldiodoseenciendeylacargafluyedesdeelcondensadoralaentrada.Eldiodoseconducemuchomejorquelaresistencia,porloqueelvoltajedelcapacitorcaemásrápido.Sisacaseldiodo,obtienesunaondatriangular.Asíquepodríasdecirqueeldiodocortalasegundamitaddeltriángulo.

Comohanmencionadootros,estonotedaráunagranondadedientedesierra,peroaveceseslosuficientementecerca.

Notasmásavanzadas:elcircuitoR-Cproducetécnicamenteunacaídaexponencial,nounapendientelineal.Perolaondacuadradasoloesaltapara~8.3us,ylaconstantedetiempodelcircuitoR-Ces~15.2us.Elaumentodurantelaprimeramitaddeunaconstantedetiempoesbastantelineal:

Unaondacuadradanoeslamejorfuenteparaesto.Loquequieresesunpulsodeciclodealtorendimiento.Unaondacuadradatedaráunapartelargayplanadespuésdelbordedecaída:

Supongo que la entrada al circuito es una onda rectangular y que las formas de la forma de onda de salida son de naturaleza aproximadamente diente de sierra.

Una señal de diente de sierra se parece a esto: -

Ynopuedehacerunaseñaldedientedesierrarazonablesoloconunaresistenciayuncondensadorporquelavelocidaddecargaylavelocidaddedescargadelcondensadorsonigualesyobtieneunaondatriangular"cercana" como esta: -

Observe que la tasa de carga y la tasa de descarga son idénticas. Por lo tanto, para obtener una onda de diente de sierra, necesita descargar el capacitor mucho más rápido de lo que lo carga, por lo tanto, cuando la onda de entrada baja, el capacitor se descarga mucho más rápidamente a través del diodo.

Intentemos analizar este circuito.

No dices cuál es la amplitud o el sesgo de tu onda cuadrada. Supongamos que tiene una onda cuadrada unipolar entre 0 y 10 voltios. También asumamos que la fuente de voltaje es ideal.

Supongamos por ahora que inmediatamente antes de t = 0 todo estaba en 0 y que en t = 0 la onda cuadrada va a 10 voltios.

cada medio ciclo dura \ $ \ frac {1} {120 \ times10 ^ 3} \ $ segundos o aproximadamente 8 microsegundos.

El diodo tiene polarización inversa, por lo que el flujo de corriente en el diodo es insignificante. El condensador comienza a cargar a través de la resistencia con una corriente de \ $ \ frac {10} {39 * 10 ^ 3} \ $ amps.

Si esta corriente fuera constante, al final del primer semiciclo habría \ $ \ frac {10} {39 * 10 ^ 3} \ times \ frac {1} {120 * 10 ^ 3} = \ frac {V_ \ mathrm {peakin}} {4.68 \ times10 ^ 9} \ $ colombs de carga en el capacitor. Esto daría como resultado un voltaje de \ $ \ frac {\ frac {10} {4.68 \ times10 ^ 9}} {0.39 \ times10 ^ {- 9}} = \ frac {10} {1.8252} \ approx 5.47 \ $ volts.

En la práctica, el voltaje será menor que esto y la pendiente ascendente no será lineal, porque a medida que el voltaje en el condensador aumenta, la corriente de carga disminuirá. Teniendo en cuenta esto, el voltaje en nuestro capacitor es en realidad \ $ 10 \ veces (1 - e ^ {- \ frac {\ frac {1} {120 \ times10 ^ 3}} {39 * 10 ^ 3 \ veces 0.39 \ veces 10 ^ -9}}) \ approx 4.22 \ $ voltios.

Ahora la fuente vuelve a cero. El diodo ahora está sujeto a un avance de 4.22 voltios. Esto dará lugar a una gran corriente hacia adelante.

Podemos modelar un diodo sesgado fuertemente hacia adelante como una fuente de voltaje en serie con una resistencia. de la figura 6 en enlace vemos que una corriente de 200 mA produce un voltaje de aproximadamente 1,05 V y una corriente de 800 mA produce un voltaje de aproximadamente 1,45 V. Trazar una línea a través de estos puntos nos da una ecuación de \ $ V = 0.67I + 0.95 \ $

Así que tenemos una corriente muy grande en el diodo, esto descargará rápidamente el capacitor. Una regla de oro es que un condensador se descarga casi completamente después de 5 constantes de tiempo. Con una resistencia efectiva de aproximadamente 0,67 ohmios, nuestra constante de tiempo es de 0,26 nanosegundos, por lo que en un par de nanosegundos el condensador se descargará en su mayor parte.

Sin embargo, el diodo no puede descargar el condensador a cero, ya que la corriente caerá rápidamente a medida que la tensión caiga a lo largo de 0,7 voltios. En este punto solo tendremos una descarga lenta de la resistencia.

Por lo tanto, tenemos una pendiente ascendente ligeramente no lineal, seguida de una pendiente descendente muy rápida a 0,7 voltios o más, causada por el diodo y luego un descenso gradual hasta el siguiente impulso. En otras palabras, tenemos una aproximación cruda de una onda de diente de sierra.