Die kurze Antwort lautet, dass dies die "Magie" der kapazitiven Kopplung ist. Die Signalspannung wird über die "Vorspannung" des Knotens (die 0,6 V beträgt) gelegt. Daher beträgt die Spannung an C, D2, R1 0,6 V + Vin, nicht nur Vin. Daher muss die Diode D2 eingeschaltet sein, einen Abfall von 0,6 V aufweisen (vorausgesetzt, D2 und D1 sind identisch), und die Ausgangsspannung muss dann im Wesentlichen gleich Vin sein. Es ist wichtig zu beachten, dass nur der AC-Teil von Vin durch die Kappe gelangt. Der DC-Teil ist blockiert, wenn es einen DC-Teil gibt.

Die längere Antwort lautet wie folgt:

In Ihrer Antwort auf meinen Kommentar haben Sie "C, D1, R1" geschrieben. aber ich denke du meintest "C, D2 , R1". Also werde ich mit dieser Annahme fortfahren.

Beachten Sie zunächst, dass der Knoten D1, R1, R3 grundsätzlich jederzeit auf 0,6 V geklemmt wird. Dies ändert sich unabhängig vom Eingangssignal nicht.

Denken Sie zweitens daran, dass die IV-Beziehung für einen Kondensator

$$ i_c = C \ frac {dV} {dt} $$

ist. Was bedeutet das? bedeuten? Dies bedeutet, dass sich die Spannung an der Kappe ändert, wenn sich Ihre Eingangsspannungsquelle ändert. Daher haben Sie ein $ \ frac {dV} {dt} $ ungleich Null. Daher haben Sie einen Strom ungleich Null. (Es ist an dieser Stelle leicht, sich über Vorzeichen zu verwirren ... nehmen Sie mich mit) Dies ist die Unterscheidungsmaßnahme, die Sie in Ihrer Frage erwähnt haben.

Nehmen wir also einen Anstieg der Eingangsspannung an, der einen Strom verursachen würde "durch" die Kappe in den Stromkreis (rechts) fließen. Wohin geht der Strom? Es kann entweder R1 oder D2 oder beides durchlaufen.

Wir haben mit der Annahme begonnen, dass D2 ausgeschaltet ist. Nehmen wir also zunächst an, dass der Strom nur durch den Widerstand R1 fließt. Dadurch entsteht an R1 eine Spannung. Die Spannung an C, D2, R1 wird also zu 0,6 V + I * R1. Hier ist eine Art Schlüsselteil für Sie, ich denke ... sehen Sie, dass die Spannung an diesem Knoten einen Versatz von 0,6 V haben muss? Dies liegt daran, dass durch die Änderung der Eingangsspannung ein Strom durch den Kondensator fließt und keine Spannung. Der Strom bewirkt also, dass eine zusätzliche Spannung über dem Widerstand R1 aufgebaut wird, die sich aufgrund der Diode D1 zu der Spannung an diesem Knoten addiert.

Okay, also weiter, dies bedeutet, dass die Spannung über D2 würde größer als 0,6 V sein, da die Kathode ("Leitungsseite") der Diode gegenwärtig bei 0 V liegt. Wenn die Durchlassspannung der Diode 0,6 V beträgt, haben wir eine zusätzliche Spannung (gleich I * R1), die dazu führen würde, dass sich die Diode D2 einschaltet - was bedeuten würde, dass die Diode im Vergleich zu R1 einen sehr niedrigen Widerstand aufweist bedeutet, dass auch Strom durch die Diode D2 fließen würde.

Unsere anfängliche Annahme, dass der Strom nur nach unten durch R1 fließt, muss falsch sein - stattdessen muss der Strom auch durch D2 und dann durch R2 fließen. Es ist zu beachten, dass der Strom, der durch D2 fließt, dann durch den 10K-Widerstand R2 begrenzt ist, so dass er im Vergleich zu dem Strom, der durch R1 fließt, tatsächlich klein ist (tatsächlich um einen Faktor von ungefähr 1/10). Unabhängig von der fließenden Strommenge "folgt" die Ausgangsspannung jedoch immer noch effektiv der Spannung an C, D2, R1, die nur um einen Diodenabfall (0,6 V) nach unten verschoben wurde. EDIT: außer natürlich für negative Eingangsschwankungen. In diesem Fall blockiert D2. Aber ich denke, dieser Teil ist bereits verstanden.

Das war ziemlich langwierig. Ich hoffe es war klar. Es ist schwierig, über Schaltkreise ohne Tafel oder etwas zum Zeichnen zu sprechen ...

BEARBEITEN: Ich habe Ihren Kommentar noch einmal gelesen und Sie erwähnen einen Rechteckwelleneingang. Im Fall der Rechteckwelle wird die Spannung an C, D2, R1 nicht wie eine Rechteckwelle aussehen. Es wird wie eine Reihe von positiven und negativen Spitzen aussehen. Dies ist auf die Differenzierungswirkung des Kondensators zurückzuführen. Das Rechtecksignal ist "kurzfristig konstant". Es wechselt nur periodisch die Polarität. Während dieser Schaltzeiten erscheint ein Signal am Knoten C, D2, R1, da nur während des Schaltens $ \ frac {dV} {dt} $ ungleich Null ist. Dies alles setzt mehrere "Idealitäten" voraus, die ich derzeit nicht auflisten werde, um es einfach zu halten. Es ist einfacher darüber nachzudenken, ob das Eingangssignal eine Sinuswelle ist (für mich jedenfalls einfacher).

Die Spannung an D1 beträgt aufgrund des Dioden-Durchlassspannungsabfalls ($ V_ {d} $) 0,6 V. Der Durchlassspannungsabfall einer Diode ist unabhängig vom durch die Diode fließenden Strom nahezu konstant, so dass sie eine sehr steile Charakteristik aufweisen:

Der Volt über D2 beträgt etwa 0,6 V. oder 0,7 V auch.

Ich würde sagen, Ihre Verwirrung ist berechtigt. Wenn das Eingangssignal konstant ist oder sich in der Nähe von Masse oder darüber ändert, ist D1 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so dass es bei 0,6 V liegt. Wenn das Eingangssignal jedoch massiv nach unten spitzt, so dass die Spannung zwischen C und R1 unter -5 V liegt, wird D1 in Sperrrichtung vorgespannt sein, so dass es wie ein offener Stromkreis wirkt.

Bei großen negativen Spitzen wirken R1 und R3 wie ein Spannungsteiler. Mit einer ausreichend großen Spitze könnte die Spannung an D1 eine so große negative Spannung sein, wie Sie möchten (bis R1 und / oder R3 ausbrennen oder C explodiert).

Natürlich würde ich davon ausgehen, dass die Der Punkt der Schaltung besteht darin, kleine positive Signale zu verarbeiten. Im normalen Betrieb würden Sie also einfach annehmen, dass die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt war und somit bei 0,6 V lag.

Diese Art von Schaltung wird in Amplitudendetektoren verwendet, die (unter der Annahme geeigneter Dioden) mit Signalen von Kilohertz bis zu mehreren Gigahertz arbeiten können. Sie geben eine Ausgangsspannung an, die proportional zur Amplitude des Eingangs ist.

Wenn Sie diese Schaltung ohne $ R_1 $, $ D_1 $ und $ R_3 $ verdrahten, erhalten Sie einen Detektor mit der schönen Eigenschaft, dass der Ausgang Der Strom ist proportional zum Quadrat der Eingangsspannung. Dies bedeutet, dass Sie, wenn Sie den Lastwiderstand kennen (der höchstwahrscheinlich $ 50 \, \ Omega $ beträgt), eine direkte Leistungsmessung mit nur einer linearen Skala durchführen können ($ P = {V ^ 2 \ über R}). Leider gilt dies nur, wenn der Eingang unter 0,6 V liegt (oder 0,3 V für Schottky-Dioden, die häufig in solchen Schaltungen verwendet werden) und der Ausgangsstrom sehr niedrig ist (siehe die Eigenschaften der Diode IV unten und die Bilder in diesem Dokument ).

(Bild von Glen Leinweber)

$ C $ ist sehr klein (100 pF), so dass Sie behandeln können, ist wie Ein offener Stromkreis, wenn Gleichspannungen berücksichtigt werden, und ein Kurzschluss bei hohen Frequenzen (er funktioniert wie ein 100-Dollar-Widerstand bei 15 MHz). Dies bedeutet, dass durch Hinzufügen von $ R_1 $, $ D_1 $ und $ R_3 $ der $ D_2 $ -Diode eine polarisierende Spannung (und ein polarisierender Strom) hinzugefügt wird. $ R_3 $ und $ D_1 $ bilden einen sogenannten Shunt-Spannungsregler. Aufgrund der stark nichtlinearen Eigenschaften der Diode ist ihre Ausgangsspannung durch $ R_3 $ (innerhalb einiger Grenzen) weitgehend unabhängig von der Versorgungsspannung und dem Strom.

Der Ausgang dieses Reglers wird über $ R_1 gespeist $ (ein kleiner Induktor wäre hier sogar noch besser), um etwas Strom durch $ D_2 $ fließen zu lassen. Dies verschiebt (dank $ C $) die durchschnittliche Eingangsspannung und führt zu einer Änderung der Betriebsbedingungen von $ D_2 $. Bei höheren Spannungen lässt eine Diode mehr Strom fließen. Auch die Änderungsrate des Stroms bei angelegter Spannung ist höher (siehe Eigenschaften). Dies verbessert die Empfindlichkeit und erleichtert das Messen dank des höheren Gesamtausgangsstroms.

Sie könnten dies mit einem normalen Widerstandsteiler tun, aber dies würde die Schaltung empfindlich gegenüber Temperatur- und Diodenparameterschwankungen machen. Wenn OTOH $ D_1 $ und $ D_2 $ gleich macht (tatsächlich sind zwei Dioden aus einem Siliziumchip die besten), folgt der Ausgang des Shunt-Reglers allen Änderungen der Eigenschaften von $ D_2 $ (aufgrund von Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder andere Dinge), die Sie vor Über- oder Unterpolarisierung schützen.

R3 und D1 bilden einen Spannungsteiler mit 0,6 V im Mittelpunkt. Die 0,6 V werden durch die Durchlassspannung der Diode gegeben und R3 dient dazu, den Strom durch die Diode zu begrenzen. Diese Spannung wird dann über den Widerstand R1 zwischen C und D2 als Vorspannung angelegt, um sicherzustellen, dass D2 immer offen bleibt, vorausgesetzt, die Eingangsspannung ist kleiner als die Vorspannung