Диодный мост — Принцип работы, обозначение, виды
Что такое диодный мост
Словосочетание «диодный мост» образуется от слова «диод«. Значит, диодный мост — это радиодеталь, которая состоит из диодов. Здесь очень важно то, как соединены эти диоды, иначе диодный мост превратится просто в кучку из диодов.
Диод на электрических схемах обозначается вот так.
Самый простой диодный мост состоит из 4 диодов, которые соединяются вот так.
Эта рисунок также является самой распространенным обозначением диодного моста на электрических схемах.
Упрощенный вариант выглядит вот так.
Можно увидеть на схемах даже что-то типа этого.
Для правильной эксплуатации диодного моста, мы должны его правильно подсоединить. Правильное подключение диодного моста выглядит таким образом.
Как вы видите, на вход диодного моста мы подаем переменное напряжение, а на выходе диодного моста снимаем постоянное напряжение.
Отсюда можно сделать вывод:
Диодный мост используется в схемах для того, чтобы получить из переменного тока постоянный ток.
Видео на тему: Что такое диодный мост:
Принцип работы диодного моста
Диод в цепи переменного напряжения
Итак, в статье про диод мы рассматривал, что будет на выходе диода, если подать на него переменный ток. Для этого мы даже собирали вот такую схему, где G — это синусоидальный генератор. С клемм X1 и X2 уже снимали сигнал.
Мы на диод подавали переменное напряжение.
А на выходе после диода получали уже вот такой сигнал.
То есть у нас получилось вот так.
Да, мы получили постоянный ток из переменного, но стоило ли это того? В этом случае у нас получился постоянный пульсирующий ток, где половина мощности сигнала была вообще вырезана.
Как работает диодный мост в теории
Как вы знаете, переменный ток меняет свое направление несколько раз в секунду.
Поэтому, его можно разбить на положительные полуволны и отрицательные полуволны. Положительные полуволны я пометил красным, а отрицательные — синим.
Для того, чтобы диодный мост работал, ему нужна какая-либо нагрузка. Пусть это будет резистор. Следовательно, когда на диодный мост приходит положительная полуволна, протекание тока через него будет выглядеть вот так.
Как вы видите, при положительной полуволне не задействованы диоды, которые я показал штриховой линией.
После положительной полуволны приходит отрицательная полуволна, и в этом случае протекание тока в диодном мосте выглядит так.
В этом случае, диоды, которые работали при положительной полуволне, при отрицательной полуволне они отдыхают). Эстафету принимает на себя другая пара диодов. Можно даже сказать, что в диодном мосте они работают попарно. Одна пара диодов работает на положительную полуволну, а другая пара — на отрицательную.
Обратите внимание на нагрузку. На нее всегда приходит одна и та же полярность тока при любом стечении обстоятельств.
Работа диодного моста на практике
Давайте и мы посмотрим, что получается на выходе диодного моста, если подать на него переменное напряжение. Для этого возьмем 4 простых кремниевых диода и соединим их в диодный мост. Важно, чтобы диоды были одной марки.
На вход диодного моста будем подавать переменное напряжение, и посмотрим, что у нас получается на выходе.
Итак, на вход я подаю вот такой сигнал.
На выходе получаю постоянное пульсирующее напряжение.
Здесь мы видим, что отрицательная полуволна в диодном мосте не срезается, а превращается в положительную. Мощность сигнала при этом не теряется, так как отрицательная полуволна просто инвертируется в положительную полуволну. Ну разве не чудо?
Наблюдательный читатель также может заметить, что амплитуда сигнала чуть-чуть просела. Если мы на вход подавали синусоидальный сигнал с амплитудой в 6 Вольт, то на выходе диодного моста имеем чуть меньше 6 Вольт, а точнее где-то 4,8 Вольта.
Почему так произошло? Дело все в том, что на кремниевом диоде падает напряжение 0,6-0,7 Вольт. Так как переменное напряжение проходит через 2 диода при каждой полуволне, то на каждом диоде падает по 0,6 Вольт. 2×0,6=1,2 Вольта. 6-1,2=4,8 Вольта.
Теперь можно с гордостью нарисовать рисунок.
Виды диодных мостов
Примерно так выглядит импортный и советский диодные мосты.
Например, на советском показаны контакты, на которые надо подавать переменное напряжение значком » ~ «, а контакты, с которых сниамем постоянное пульсирующее напряжение значком «+» и «-«.
Существует множество видов диодных мостов в разных корпусах.
Есть даже диодный мост для трехфазного напряжения.
Как вы могли заметить, такой трехфазный выпрямитель имеет пять выводов. Три вывода на фазы, а два другие — на постоянное напряжение.
Он собирается по так называемой схеме Ларионова и состоит из 6 диодов.
В основном трехфазные мосты используются в силовой электронике.
Характеристики диодного моста
Как мы уже с вами разобрали, в электронике встречаются диодные мосты в разных корпусах и имеют разные габариты.
Почему так? Дело в том, что каждый диодный мост обладает какими-то своими характеристиками, о которых мы и поговорим в этой главе.
Чтобы далеко не ходить, давайте рассмотрим диодный мост GBU6K и рассмотрим на его примере, как читать характеристики.
Для того, чтобы понять, что это за фрукт и с чем его едят, надо скачать на него техническое описание (даташит). Вот ссылка на этот диодный мост. Ниже рассмотрим основные характеристики диодного моста, которых будет достаточно для рядового электронщика.
Распиновка и корпус
Итак, на главной странице мы видим распиновку выводов. Распиновка — это какие выводы за что отвечают и как правильно их соединять с внешней цепью.
Как вы видите, на средний выводы подаем переменное напряжение, а с крайних выводов снимаем постоянное напряжение.
Также на рисунке показано, как соединяются диоды в этом диодном мосте. Нам эта информация еще очень пригодится.
Чуть ниже мы видим вот такую табличку, которая показывает нам самые главные первичные характеристики.
Package — тип корпуса. Корпуса GBU выглядят вот так.
Максимальный ток
Итак, с этим разобрались. Далее следующий параметр. IF(AV) — максимальный ток, который может «протащить» через себя этот диодный мост. В даташите есть таблички и графики, какие условия должны соблюдаться, чтобы мост смог протащить через себя этот ток без вреда для своего здоровья.
Поэтому, диодные мосты в больших металлических корпусах способны «протащить» через себя очень большую силу тока. Если же маленький диодный мост вставить в какой-нибудь мощный блок питания, то скорее всего он просто-напросто сгорит.
В промышленности в силовой электронике стараются использовать диодные моста большой мощности, например, вот такой диодный мост может «протащить» через себя силу тока в 50 Ампер.
Максимальное пиковое обратное напряжение
Грубо говоря, это обратное напряжение диода. Если его превысить, то произойдет пробой и диоду, а следовательно и диодному мосту, придет «кирдык». Этому параметру также следует уделять внимание, когда вы будете выпрямлять сетевое напряжение. Если вы будете подавать на диодный мост 220 Вольт, то его пиковое значение будет составлять 310 Вольт (220 × √2). Так как у меня диодный мост GBU6K, то надо смотреть табличку ниже. Как вы видите, пиковое обратное напряжение диодов составляет 800 Вольт. Значит, такой диодный мост вполне подойдет для выпрямления сетевого напряжения.
Как проверить диодный мост
1-ый способ.
Как вы теперь знаете, однофазный диодный мост состоит из 4 диодов. Для того, чтобы узнать их расположение, мы должны скачать даташит на данный диод и посмотреть, как расположены диоды в данном диодном мосте. Например, для моего моста GBU6K диоды расположены вот так.
То есть все, что мне надо сделать — это просто прозвонить каждый диод с помощью мультиметра. Как это сделать, я писал еще в этой статье.
Второй способ.
Он же 100%. Но для этого потребуется осциллограф, ЛАТР или понижающий трансформатор, а также резистор, желательно 5-10 КОм. После того, как мы нашли его расположение выводов, на «+» и «-» припаиваем резистор 5-10 КОм. С этих же выводов снимаем осциллограмму.
То есть все должно выглядеть вот так.
Смотрим осциллограмму
Значит, диодный мост исправен.
Диодный мост генератора
Диодный мост генератора в автомобилях выпрямляет переменное напряжение, которое поступает от обмоток статора генератора. То есть грубо говоря, без диодного моста получается трехфазный мини-генератор.
Диодный мост генератора ВАЗ 2110
В этой статье будем рассматривать диодный мост от генератора ВАЗ 2110.
Он сделан по схеме Ларионова с некоторым дополнением в виде 3 дополнительных диодов.
Как проверить диодный мост генератора
Для проверки диодного моста генератора есть два способа.
Проверка с помощью лампы накаливания
Этот способ считается самым простым, и все его могут применить, так как под рукой всегда найдется аккумулятор и лампа на 12 В. Иначе откуда у вас автомобильный генератор?)
Предварительно лучше запаять или прикрепить к лампе два провода, чтобы было проще производить проверку. Итак, собираем наш прибор для проверки диодного моста генератора из лампы и аккумулятора вот по такой схеме.
Далее, все что нам надо сделать — это просто проверить каждый диод. Итак, вспоминаем, что диод в одном направлении проводит электрический ток, а в другом нет. Получается, нам надо в каждый диод «тыкнуться» два раза, чтобы узнать исправен ли он. Так мы и сделаем.
Вместо аккумулятора у меня будет лабораторный блок питания на 12 Вольт, что в принципе не играет никакой роли. Мой «прибор» для проверки диодов выглядит вот так.
Красные крокодил — это плюс от аккумулятора, в моем случае — от блока питания, а черный — это минус.
Поехали! У нас имеется 9 диодов. Начнем, пожалуй, с больших диодов-таблеток, которые вмонтированы в металлические пластины. Цепляюсь одним выводом-крокодилом к пластине, на которой вмонтирован один конец диода
а другим выводом, который идет от лампы накаливания касаюсь другого вывода диода и вуаля! Лампа зажглась!
Теперь надо обязательно поменять выводы наших проводов с самопального прибора местами и снова повторить это действие.
Как вы видите, наша лампа не горит, и это замечательно! Потому что мы сейчас только что убедились в том, что наш диод абсолютно здоров и готов выполнять свою задачу на 100%.
Таким же образом проверяем все диоды таблетки.
Маленькие черные диоды проверяются точь-в-точь таким же способом.
Меняем выводы и убеждаемся, что диод рабочий.
Правила:
1) Если лампочка не горит ни так ни сяк, значит диод неисправен.
2) Если лампочка горит и так и сяк, значит диод тоже неисправен.
3) Если лампочка горит, а при смене щупов не горит, значит диод исправен.
Проверка с помощью мультиметра
Не у всех есть такой замечательный прибор, как мультиметр, но он должен быть у каждого уважающего себя электрика и электронщика.
В каждом хорошем мультиметре есть функция прозвонки диодов. Как я уже говорил, наш автомобильный диодный мост будет исправен, если все его диоды будут исправны.
Берем в руки мультиметр и ставим его в режим прозвонки диодов.
И начинаем проверять все диоды друг за другом на исправность. В одном направлении диод должен показать значение от 0,4 и до 0,7 Вольт. В нашем случае 0,552 Вольта, что вполне приемлемо.
Далее меняем щупы местами и видим, что мультиметр показывает нам OL, что говорит нам о том, что превышен предел измерения.
Значит, диод жив и здоров).
Таким же образом проверяем все оставшиеся диоды.
Похожие статьи по теме «диодный мост»
Автомобильное зарядное устройство
Как получить постоянное напряжение из переменного
Как проверить диод и светодиод мультиметром
Простой блок питания
Строение и принцип работы диодного моста генератора
«Автомобильные генераторы бывают двух видов: постоянного и переменного тока», — такую фразу можно прочитать в академических изданиях. В реальности автомобиль с генератором постоянного тока сегодня можно встретить разве что на выставке ретро-техники.
С 60-х годов прошлого века в автомобили устанавливают генераторы переменного тока. Узел выпрямления нужен, чтобы преобразовывать переменный ток в постоянный для питания автомобильных электроприборов. Зачем нужно было так заморачиваться и какие весомые преимущества есть у генераторов переменного тока — тема для отдельной статьи.
Что такое диодный мост и как он работает
Автомобильный генератор вырабатывает трехфазный переменный по величине и знаку ток (напряжение).
Чтобы получить постоянную величину тока, в генераторах используют реле-регуляторы.
А чтобы получить ток, постоянный по полярности (+/-), используют диодные мосты, которые подключаются к обмоткам статора и преобразуют переменный ток в постоянный.
Т.е. диодный мост — это узел из выпрямительных полупроводниковых диодов, который выпрямляет переменный ток, вырабатываемый генератором.
Обмотка генератора вырабатывает три фазы тока, каждая из которых имеет форму синусоиды (волны). Часть полуволн заряжена положительно, вторая часть — отрицательно.
Полупроводниковые диоды имеют свойства пропускать ток только в одном направлении. Например, открываются на положительных полупериодах и закрываются на отрицательных.
Движение тока в генераторе
Как это работает в диодном мосте:
- переменный ток из обмоток периодически меняет направление движения в цепи;
- диоды пропускают его только в одном направлении;
- чтобы не было скачков, на каждую фазу устанавливается по два диода (силовое плечо), работающих в разных направлениях.
Поэтому в стандартной, «базовой» комплектации диодного моста всегда не меньше 6 диодов (по два на каждую фазу). И независимо от полярности тока в обмотках генератора на выходе всегда будет плюс, необходимый для работы электроприборов.
С диодного моста ток поступает в аккумулятор, а оттуда ко всем электроприборам.
Принципиальная конструкция и особенности диодного моста
Диодный мост представляет собой две алюминиевые пластины (плюсовая и минусовая), соединенные изоляционными втулками. На пластинах расположены разъемы для проводов, подключающихся к обмоткам статора и регулятору напряжения.
В каждую пластину запрессованы по три или четыре крупногабаритных диода — это силовой мост.
Чтобы генератор работал более стабильно и эффективно, к 6 (8) основным диодам, которые “выпрямляют” ток, можно подключить 3 дополнительных слаботочных — они подают питание на реле-регулятор и обмотку возбуждения.
Схема диодного моста генератора
Виды диодных мостов
На современных автомобилях используют диодные мосты на 6 или 8 диодов.
Шестидиодный мост используют в генераторах с любым способом подключения обмоток статора — треугольником или звездой.
Подключение обмотки к диодному мосту треугольником
Восьмидиодные мосты используются только при обмотке статора звездой, т.к. дополнительное силовое плечо здесь подключено к нулевой точке статора.
Подключение обмотки к диодному мосту звездой
Это более мощные мосты: дополнительное силовое плечо повышает мощность генератора на 5-15%, зависит от оборотов двигателя.
И шести-, и восьмидиодные мосты могут быть:
- только с выпрямительными диодами. Здесь обмотка возбуждения питается от напряжения, которое снято с силовых выпрямителей;
- с 3-мя дополнительными диодами (9-ти или 11-ти диодные мосты). В этом случае питание регулятора и обмотки идет с вспомогательных диодов.
Схема на 8 диодов
Кроме того, диодные мосты отличаются по конструкции, способу крепления диодов, бывают разборными и неразборными.
Как проверить и отремонтировать диодный мост
Неисправный генератор заявляет о себе недвусмысленно:
- Полностью заряженный с вечера аккумулятор на утро разрядился. Если его зарядить снова и завести двигатель, он разрядится через несколько минут.
- Генератор воет во время движения. ТОнальность воя меняется в зависимости от оборотов.
- Электроприборы сбоят.
Чтобы убедиться, что неисправен именно диодный мост, измерьте напряжение на выходе генератора — оно должно быть больше 13,5В и прозвоните генератор: если проблема в диодном мосте, “плюс” будет звенеть вместе с обмоткой.
Чтобы окончательно подтвердить предположения, езжайте на хорошее СТО — там мастера работают со спецоборудованием, которое позволяет найти обрывы, пробои, определить тип диодов, обнаружить их деградацию, напряжение обратного пробоя в лавинных диодах. Такая подробная диагностика позволяет мастеру понять, какой диод нужен на замену, обнаружить деградирующие диоды и качественно отремонтировать генератор.
Если диодный мост разборной, специалисты заменят диоды, пришедшие в негодность. Если нет, придется полностью менять весь блок.
Ремонт и обслуживание генераторов
Записаться на СТО
Диодный мост
Диодный мост представляет собой схему из четырех (или более) диодов в конфигурации мостовой схемы, которая обеспечивает одинаковую полярность выхода для любой полярности входа.
При наиболее распространенном применении для преобразования входного переменного тока (AC) в выходной постоянный ток (DC) он известен как мостовой выпрямитель. Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление от двухпроводного входа переменного тока, что приводит к меньшей стоимости и весу по сравнению с выпрямителем с трехпроводным входом от трансформатора с вторичной обмоткой с отводом от середины.
Существенной особенностью диодного моста является то, что полярность на выходе одинакова независимо от полярности на входе. Схема диодного моста была изобретена польским электротехником Каролем Поллаком и запатентована 14 января 1896 года под номером DRP 96564. Позже она была опубликована в Elektronische Zeitung, vol. 25 в 1897 г. с пометкой, что этим вопросом в то время занимался также немецкий физик Лео Грец. Сегодня цепь по-прежнему часто называют схемой Греца или мостом Греца.
Фрагмент диодного моста на 1000 вольт, 4 ампера
Самодельный диодный мост. Широкая серебряная полоса на диодах указывает на катодную сторону диода.
Основные операции
В соответствии с традиционной моделью течения тока (первоначально установленной Бенджамином Франклином и до сих пор используемой большинством инженеров), ток определяется как положительный, когда он протекает по электрическим проводникам от положительного к отрицательному полюсу. На самом деле свободные электроны в проводнике почти всегда текут от отрицательного полюса к положительному. Однако в подавляющем большинстве приложений фактическое направление тока не имеет значения. Поэтому при обсуждении ниже традиционная модель сохраняется.
На приведенных ниже схемах, когда вход, подключенный к левому углу ромба, положительный, а вход, подключенный к правому углу, отрицательный, ток течет от верхней клеммы питания вправо по красному (положительному) пути к выход и возвращается к нижней клемме питания по синему (отрицательному) пути.
Когда вход, подключенный к левому углу, отрицательный, а вход, подключенный к правому углу, положительный, ток течет от нижней клеммы питания вправо по красному (положительному) пути к выходу, и возвращается к верхней клемме питания по синему (отрицательному) пути.
В каждом случае верхний правый выход остается положительным, а нижний правый — отрицательным. Поскольку это верно независимо от того, является ли вход переменным или постоянным, эта схема не только создает выход постоянного тока из входа переменного тока, но также может обеспечивать то, что иногда называют «защитой от обратной полярности». То есть он обеспечивает нормальное функционирование оборудования с питанием от постоянного тока, когда батареи были установлены в обратном порядке или когда выводы (провода) от источника питания постоянного тока были перепутаны, и защищает оборудование от потенциального повреждения, вызванного обратной полярностью.
До появления интегральных схем мостовой выпрямитель строился из «дискретных компонентов», т. е. отдельных диодов. Примерно с 1950 года один компонент с четырьмя выводами, содержащий четыре диода, соединенных по мостовой схеме, стал стандартным коммерческим компонентом и теперь доступен с различными номиналами напряжения и тока.
Сглаживание выходного сигнала
Для многих приложений, особенно с однофазным переменным током, где двухполупериодный мост служит для преобразования входного переменного тока в выходной постоянный, может потребоваться добавление конденсатора, поскольку мост сам по себе обеспечивает выход импульсного постоянного тока (см. схему ниже).
Переменный ток, двухполупериодные и двухполупериодные выпрямленные сигналы.
Функция этого конденсатора, известного как накопительный конденсатор (или сглаживающий конденсатор), заключается в уменьшении вариаций (или «сглаживании») формы волны выпрямленного выходного напряжения переменного тока от моста. Есть еще некоторая вариация, известная как пульсация. Одним из объяснений «сглаживания» является то, что конденсатор обеспечивает путь с низким импедансом к составляющей переменного тока на выходе, уменьшая переменное напряжение и переменный ток через резистивную нагрузку. Говоря менее техническими терминами, любое падение выходного напряжения и тока моста компенсируется потерей заряда конденсатора. Этот заряд вытекает в виде дополнительного тока через нагрузку. Таким образом, изменение тока нагрузки и напряжения уменьшается по сравнению с тем, что произошло бы без конденсатора. Повышение напряжения, соответственно, накапливает избыточный заряд в конденсаторе, тем самым сдерживая изменение выходного напряжения/тока.
Показанная упрощенная схема имеет заслуженную репутацию опасной, поскольку в некоторых случаях конденсатор может сохранять смертельный заряд после отключения источника питания переменного тока. При подаче опасного напряжения практическая схема должна включать надежный способ безопасного разряда конденсатора. Если нормальная нагрузка не может гарантировать выполнение этой функции, возможно, из-за того, что она может быть отключена, цепь должна включать в себя стабилизирующий резистор, подключенный как можно ближе к конденсатору. Этот резистор должен потреблять достаточно большой ток, чтобы разрядить конденсатор за разумное время, но достаточно малый, чтобы свести к минимуму ненужные потери мощности.
Конденсатор и сопротивление нагрузки имеют типичную постоянную времени τ = RC, где C и R — емкость и сопротивление нагрузки соответственно. Пока нагрузочный резистор достаточно большой, так что эта постоянная времени намного больше, чем время одного цикла пульсаций, приведенная выше конфигурация будет создавать сглаженное постоянное напряжение на нагрузке.
Когда конденсатор подключен непосредственно к мосту, как показано, ток протекает только в небольшой части каждого цикла, что может быть нежелательно. Диоды трансформатора и моста должны быть рассчитаны на то, чтобы выдерживать бросок тока, возникающий при включении питания на пике переменного напряжения и полностью разряженном конденсаторе. Иногда перед конденсатором включается небольшой последовательный резистор, чтобы ограничить этот ток, хотя в большинстве случаев сопротивления трансформатора источника питания уже достаточно. Добавление резистора или, что еще лучше, катушки индуктивности между мостом и конденсатором может гарантировать, что ток будет потребляться в течение большей части каждого цикла, и не произойдет большого скачка тока.
За конденсатором могут следовать дополнительные фильтрующие элементы (конденсаторы плюс резисторы и катушки индуктивности) для дальнейшего снижения пульсаций. Когда индуктор используется таким образом, его часто называют дросселем. Дроссель имеет тенденцию поддерживать ток (а не напряжение) более постоянным. Хотя катушка индуктивности дает наилучшие характеристики, обычно резистор выбирают из соображений стоимости.
Из-за растущей доступности микросхем стабилизаторов напряжения пассивные фильтры используются реже. Микросхемы могут компенсировать изменения входного напряжения и тока нагрузки, чего не делает пассивный фильтр, и в значительной степени устранять пульсации.
Идеализированные формы сигналов, показанные выше, видны как для напряжения, так и для тока, когда нагрузка на мост является резистивной. Когда нагрузка включает в себя сглаживающий конденсатор, формы сигналов напряжения и тока будут сильно изменены. Пока напряжение сглажено, как описано выше, ток будет протекать через мост только в то время, когда входное напряжение больше напряжения на конденсаторе. Например, если нагрузка потребляет средний ток n ампер, а диоды проводят ток в течение 10 % времени, средний ток диода во время проводимости должен составлять 10 n ампер. Этот несинусоидальный ток приводит к гармоническим искажениям и плохому коэффициенту мощности в сети переменного тока.
Некоторые ранние консольные радиоприемники создавали постоянное поле громкоговорителя током от источника питания высокого напряжения («B+»), который затем направлялся на потребляющие цепи (постоянные магниты тогда были слишком слабыми для хорошей работы) для создания постоянное магнитное поле. Таким образом, катушка возбуждения динамика выполняла две функции в одной: она действовала как дроссель, фильтруя источник питания, и создавала магнитное поле для работы динамика.
Многофазные диодные мосты
Диодный мост можно использовать для выпрямления многофазных входов переменного тока. Например, для трехфазного переменного тока однополупериодный выпрямитель состоит из трех диодов, а двухполупериодный мостовой выпрямитель состоит из шести диодов.
Однополупериодный выпрямитель можно рассматривать как соединение звездой (соединение звездой), поскольку он возвращает ток через центральный (нейтральный) провод. Полноволновое соединение больше похоже на соединение треугольником, хотя его можно подключить к трехфазному источнику по схеме «звезда» или «треугольник» и при этом не используется центральный (нейтральный) провод.
Трехфазный выпрямитель с полным волновым мостом
Трехфазный мостовой выпрямитель для ветряной турбины
3PHASE AC Входная форма (Top Top-Top-Top. выпрямленная волна (в центре) и двухполупериодная выпрямленная форма волны (внизу)
Источник: en.wikipedia.org
Что такое компрессор с диодным мостом и как он работает? – Мой новый микрофон
Компрессор с диодным мостом является менее известным типом компрессора, но о нем стоит знать при изучении аудиопроизводства и профессиональных инструментов.
Что такое компрессор с диодным мостом? Компрессор с диодным мостом — это аналоговый компрессор, в котором используются пары диодов в конфигурации сбалансированного моста для применения переменного ослабления (сжатия) к входному сигналу.
В этой статье мы подробно обсудим компрессию диодного моста, охватив технологию и теорию, а также рассмотрим некоторые характеристики и области применения этого типа компрессора.
Статья по теме: 11 лучших компрессионных насадок для смешивания (всего)
Содержание
- A Primer Compression
- Что такое компрессор с диодным мостом?
- Характеристики мостовых диодных компрессоров
- Примеры компрессоров с диодным мостом
- Руперт Нив Дизайнс 535
- Руперт Нив Дизайнс 5254
- Линделл 254E
- Связанные вопросы
Введение в компрессию
Щелкните здесь, чтобы перейти к разделу Что такое компрессор с диодным мостом?
Сжатие динамического диапазона (сжатие) определяется, как следует из названия, как процесс уменьшения динамического диапазона аудиосигнала. Таким образом, сжатие — это звуковой инструмент, используемый для сжатия/минимизации разницы в амплитуде между самой высокой и самой низкой частями аудиосигнала.
Технически, компрессор будет ослаблять только «самые громкие части» сигнала (вместо того, чтобы поднимать тихие части, что считается «восходящей компрессией»).
Два важных вопроса определяют, как будет работать компрессор:
- Какие части были самыми громкими?
- Насколько должны быть ослаблены самые громкие части?
На эти два важных вопроса отвечают регуляторы/параметры порога и отношения компрессора соответственно.
Каков порог компрессора? Порог компрессора — это установленный предел амплитуды, который определяет, когда компрессор будет включаться и выключаться. Когда вход превышает пороговое значение, включается компрессор (с заданным временем атаки). Когда входной сигнал падает ниже порогового значения, компрессор отключается (в соответствии со временем его отпускания).
Какой коэффициент компрессора? Коэффициент компрессора сравнивает количество децибел, на которое входной сигнал превышает пороговое значение, с количеством децибел, на которое выходной сигнал превышает пороговое значение. Другими словами, это относительная величина затухания, которое компрессор будет применять к сигналу.
Чтобы узнать больше об управлении порогом и соотношением компрессора, ознакомьтесь со следующими статьями My New Microphone соответственно:
• Сжатие динамического диапазона: что такое управление порогом?
Другие параметры компрессора, о которых стоит упомянуть, следующие (я добавил ссылки на подробные статьи по каждому параметру): амплитуда входного сигнала превышает пороговое значение.
Все компрессоры имеют схему снижения усиления, которая эффективно сжимает аудиосигнал в ответ на управляющий сигнал. Этот управляющий сигнал (также называемый боковой цепью) получается из входного аудиосигнала (общий) или внешнего аудиосигнала (реже). Он управляется с помощью вышеупомянутых параметров компрессора.
Таким образом, каждый компрессор будет иметь два критических пути прохождения сигнала:
- Путь аудиосигнала, который проходит через схему снижения усиления и сжимается.
- Путь управляющего сигнала (боковой цепи), который считывает, управляет сигналом боковой цепи (входным или внешним) и управляет схемой снижения усиления.
В случае компрессоров с диодным мостом схема снижения усиления основана на схеме диодного моста.
Для получения дополнительной информации о сжатии ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по сжатию аудио и компрессорам».
С этим учебником давайте перейдем к компрессорам с диодным мостом и к тому, как они работают для сжатия динамического диапазона аудиосигналов!
Что такое компрессор с диодным мостом?
Компрессор с диодным мостом, как следует из названия, представляет собой компрессор, использующий диодный мост в основе схемы снижения усиления.
Что такое диодный мост? Диодный мост (также известный как диодное кольцо) представляет собой компоновку из 4 (или более) диодов в конфигурации мостовой схемы, которая обеспечивает одинаковую полярность выхода для любой полярности входа. Диодные мосты чаще всего действуют как выпрямители (преобразовывают вход переменного тока во вход постоянного тока).
Это преобразование стало возможным благодаря тому, что диоды пропускают ток только в одном направлении.
Выпрямитель с диодным мостом обеспечивает двухполупериодное выпрямление входного переменного тока, т. е. выпрямляет отрицательные составляющие входного напряжения, превращая их в положительные напряжения перед преобразованием переменного тока в постоянный (импульсный ток).
Обычно две пары диодов устанавливаются в виде ромбовидной матрицы. Звуковой сигнал подается на два противоположных угла, а управляющий сигнал подается на два других.
Очень простой диодный мост будет выглядеть примерно так.
В компрессоре с диодным мостом сигнал управления боковой цепью представляет собой выпрямленную (постоянного тока) версию входного аудиосигнала. Входной аудиосигнал сбалансирован, это означает, что один и тот же сигнал подается на каждый из «аудио» углов, но в противоположной полярности (когда один положительный, другой отрицательный и наоборот).
Как уже упоминалось, диод обычно пропускает ток только в одном направлении. Как правило, они либо не проводят (при низком напряжении), либо проводят полностью (при высоком напряжении). Однако у них есть небольшая область, где их проводимость изменяется в зависимости от приложенного к ней напряжения.
Эта странность позволяет использовать диоды в случае диодных компрессоров в качестве аттенюаторов, управляемых напряжением.
Изменяя сопротивление диодов в этом специальном диапазоне, мы можем изменить их проводимость. Более конкретно, мы можем контролировать уровень сигнала, проходящего через схему снижения усиления.
Поддерживая «напряжение смещения» (от сайдчейна) в этом диапазоне, сопротивление диодов будет изменяться, что повлияет на прохождение сигнала.
При увеличении уровня входного сигнала уровень управляющего сигнала боковой цепи также увеличивается, а диодный мост вызывает большее затухание сигнала.
Это можно объяснить с помощью простого делителя напряжения с диодом:
Где мы имеем следующее общее уравнение:
- В выход : Аудиовыход
- В в : Аудиовход
- R 1 : сопротивление резистора (аудиоцепь перед диодом)
- R 2 : сопротивление диода
По мере уменьшения сопротивления диода диод пропускает большее количество сигнала на землю и эффективно ослабляет выходной сигнал. По мере увеличения уровня напряжения смещения боковой цепи на диоде (из-за увеличения уровня входного сигнала) сопротивление диода уменьшается и эффективно ослабляется выходной сигнал.
Примерно так работает компрессия диодного моста.
Следует отметить, что эта область небольшая и обычно требует сигналов низкого уровня. Перед компрессионным контуром должен быть каскад ослабления. Точно так же должен быть каскад усиления после схемы снижения усиления компрессора с диодным мостом, чтобы довести общий уровень выходного сигнала до приемлемого уровня.
К сожалению, эта низкоуровневая схема сжатия может уловить значительный шум, который затем будет усилен перед выходом. Чтобы уменьшить этот шум, компрессоры с диодным мостом имеют сбалансированную схему (аналогичную двухтактным усилителям).
Другими словами, входной сигнал разделяется на два идентичных пути компрессора. Второй путь, однако, действует на сигнал обратной полярности. Когда компрессор пропускает звук, оба пути улавливают одинаковое количество шума.
Затем на выходе дифференциальный усилитель или трансформатор суммирует различия между двумя путями, тем самым добавляя два сигнала (обычной и обратной полярности) и подавляя шум, общий для обеих линий (подавление синфазного сигнала).
Таким образом, для правильной работы компрессора с диодным мостом он должен иметь:
- Согласованные диоды (для снижения высокого уровня искажений)
- Балансный сигнал по всему компрессору (из-за пар диодов)
- Сигнал в очень узком динамическом диапазоне (для действия в пределах переменной части передаточных кривых диодов)
Дизайн требует много усилий, и неудивительно, что эти компрессоры не так популярны.
Если не используется внешний сайдчейн (редко), это входной аудиосигнал, который сайдчейн исправляет, манипулирует (для управления временем, порогом и соотношением) и отправляет в схему снижения усиления.
Вот простая блок-схема сигналов для визуализации сайдчейна компрессора.
Чаще всего схема определения уровня обнаруживает пик (максимальную амплитуду) и выдает постоянное напряжение того же значения.
Диодные мостовые схемы позволяют проектировать кривые компрессии (коэффициент, порог и изгиб), а также параметры времени атаки и восстановления независимо от элемента компрессии.
Эти параметры более подробно описаны ниже (я предоставил ссылки на подробные статьи по каждому элементу управления):
- Порог: предел амплитуды, определяющий, когда компрессор будет включаться и выключаться.
- Соотношение: отношение амплитуды входного сигнала выше установленного порога к амплитуде выходного сигнала выше порога.
- Атака: количество времени, которое требуется компрессору для включения/реакции, когда амплитуда входного сигнала превышает пороговое значение.
- Release: количество времени, которое требуется компрессору для отключения (для прекращения ослабления сигнала) после того, как входной сигнал упадет ниже порогового значения.
Для балансировки и установки уровней сигналов используются трансформаторы, которые вместе с характеристиками диодов и самой схемой компрессора вносят искажения в сигнал. Это искажение часто гармонически богато и добавляет приятной окраски сигналу.
Характеристики компрессоров с диодным мостом
В этом разделе мы рассмотрим несколько типичных характеристик компрессоров с диодным мостом:
- Очень быстрое время атаки и восстановления
- Нелинейное сжатие, добавляющее характер за счет гармонического искажения
- Требуются входные сигналы низкого уровня
- Требуется большее усиление на выходе, что часто повышает уровень шума
Прежде чем перейти к примерам компрессора с диодным мостом, я хотел бы показать вам мое видео о семи различных типах схем компрессора. Вы можете проверить это ниже:
Примеры компрессоров с диодным мостом
Прежде чем мы закончим, всегда полезно рассмотреть несколько примеров. Давайте рассмотрим 3 различных компрессора с диодным мостом, чтобы укрепить наше понимание этого типа сжатия.
В этом разделе мы обсудим:
- Компрессор с диодным мостом серии 500: Rupert Neve Designs 535 (ссылка для проверки цены на Amazon)
- 19-дюймовая стойка, компрессор с диодным мостом: Rupert Neve Designs 5254 (ссылка для проверки цены на фото/видео B&H)
- Подключаемый модуль компрессора с диодным мостом : Lindell 254E (ссылка для проверки на сайте Lindell Plugins)
Другие известные компрессоры с диодным мостом включают:
- Неве 33609
- Неве 2254
- Chandler Limited Zener
- Преемник аудиосистемы Heritage
Rupert Neve Designs 535
Rupert Neve Designs 535 (ссылка для проверки цены на Amazon) представляет собой компрессор с диодным мостом, упакованный в блок серии 500. Его базовая конструкция в значительной степени основана на оригинальном компрессоре 2254 Руперта Нива и включает в себя расширенные элементы управления.
Этот универсальный блок предлагает унифицированное управление синхронизацией, которое изменяет как время атаки, так и время восстановления компрессора. Выберите один из двух режимов (быстрый и медленный) с 6 вариантами в каждом: быстрый, средний быстрый (MF), средний, средний медленный (MS), медленный и автоматический. Всего 12 уникальных постоянных времени!
Модель 535 имеет типичные регуляторы порога (ручка с 31 фиксацией от -25 дБ до +20 дБ) и соотношения (1,5:1, 2:1, 3:1, 4:1, 6:1, 8:1). вместе с ручкой усиления макияжа.
Параллельное сжатие упрощается благодаря ручке смешивания 535 с 31 фиксацией, которую можно установить на 0 % (полностью несжатое) и 100 % (полностью сжатое). Устройство также имеет выбираемый фильтр верхних частот боковой цепи на 150 Гц.
Благодаря специальным трансформаторам и выходным усилителям класса А модель 535 предлагает превосходные звуковые характеристики, сохраняя при этом гармонически богатую тональность, которой славятся компрессоры с диодным мостом.
Хотя Rupert Neve Designs 535 является одноканальным устройством, несколько 535 могут быть связаны вместе для обработки стереосигналов.
Для получения дополнительной информации о модулях серии 500 ознакомьтесь с моей статьей Что такое аудиооборудование серии 500 и стоит ли оно того?
Rupert Neve Designs упоминается в следующих статьях My New Microphone:
• Топ-10 лучших брендов студийных звукозаписывающих/микшерных консолей
• Топ-11 лучших брендов аудиокомпрессоров в мире
• Топ-11 лучших брендов аудиоэквалайзеров в мире
• Топ-11 лучших аудиобрендов для модулей/оборудования серии 500
• Топ-11 лучших брендов аудиобоксов с прямым вводом на рынке
Rupert Neve Designs 5254
0 Rupert Neve Designs 5254 (ссылка для проверки цены на B&H Photo/Video) — еще один превосходный компрессор с диодным мостом. Как и вышеупомянутый 535, 5254 также вдохновлен классическим компрессором ранних дней Руперта Нива. На этот раз, однако, это стереоустройство в форм-факторе для монтажа в стойку. Rupert Neve Designs 5254Элементы управления в основном такие же, как у 535 на каждом канале.
Заметные отличия включают переменный фильтр верхних частот боковой цепи от 20 Гц до 250 Гц и тот факт, что каждый канал имеет собственный измеритель громкости с возможностью измерения выходных уровней или снижения усиления. Независимые внешние сигналы сайдчейна также могут использоваться на любом канале 5254 и могут быть выбраны нажатием кнопки S/C Insert любого канала.
Модель 5254 может работать как в конфигурации с двойным моно, так и в стереорежиме.
Lindell 254E
Модель Lindell 254E (ссылка для ознакомления на сайте Lindell Plugins) снова вдохновлена легендарной Neve 2254, впервые представленной в 1968 году. предлагает дополнительную универсальность с дополнительными функциями.
Lindell 254E Этот плагин компрессора с диодным мостом звучит великолепно и очень прост в навигации.
Lindell 254E имеет функцию измерения входного и выходного уровней, а также снижения усиления. Он имеет управление микшированием для параллельной обработки, выбираемый фильтр верхних частот боковой цепи, а также медленные и быстрые параметры для виртуальных цепей компрессора и лимитера (которые можно запускать одновременно).
Компрессорная часть 254E имеет типичные регуляторы порога, соотношения и восстановления (время восстановления). Часть ограничителя определяется контролем уровня ограничения и управлением восстановлением ограничения (временем релиза). Усиление выхода/макета плагина также имеет собственный регулятор.
Компания Lindell Audio входит в список 11 лучших аудиобрендов My New Microphone для модулей/оборудования серии 500.
Какие существуют типы аудиокомпрессоров? Термин «тип» может иметь несколько значений, поэтому давайте рассмотрим несколько различных «типов компрессоров».
С точки зрения топологии контура компрессоры обычно относятся к одному из следующих типов:
- Компрессор Variable-Mu (Ламповый)
- Компрессор FET
- Оптический компрессор
- Компрессор VCA
- Диодный мостовой компрессор
- Компрессор с широтно-импульсной модуляцией
- Цифровой компрессор
- Плагин компрессора
С точки зрения того, как компрессор будет работать при сжатии аудиосигнала (и типичных задач, которые он будет выполнять), мы можем думать о следующих типах сжатия:
- Многополосное сжатие
- Компрессия для измерения пиковых значений
- RMS-измерение сжатия
- Сжатие обратной связи
- Упреждающее сжатие
- Сжатие вверх
- Ограничение сжатия
- Параллельное сжатие
- Сжатие шины
Следует ли использовать компрессию для каждой дорожки? Как правило, сжатие следует использовать целенаправленно и, следовательно, использовать его на каждой дорожке только в том случае, если она требуется для каждой дорожки. Чаще всего в миксе будут определенные треки, которые звучат прекрасно (и даже лучше) без сжатия динамического диапазона.
Еще раз, типичные преимущества использования сжатия на дорожке включают (но не ограничиваются) следующее:
- Поддержание более постоянного уровня во всем аудиосигнале/дорожке
- Предотвращение перегрузки/отсечения
- Элементы боковой цепи вместе
- Повышение устойчивости
- Усиление переходных процессов
- Добавление «движения» к сигналу
- Добавление глубины миксу
- Раскрытие тонкой информации в звуковом сигнале
- Деэссинг
- «Склеивание» смеси (чтобы сделать ее более связной)
Определение наилучшего компрессора для ваших аудио потребностей требует времени, знаний и усилий.