Wednesday, January 27, 2016

ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් III (Electronics) - 13

0


ඩයෝඩ් ක්ලෑම්පිං පරිපථ (Clamping)

මෙම පරිපථයෙන් කරන්නේ යම් ඒසී සංඥාවකට ඩීසී විදුලියක් එකතු කිරීමයි. එම එකතු කරන ඩීසී විදුලිය ධන හෝ ඍණ විය හැකියි. මෙම ඩීසී විදුලිය clamp voltage ලෙස හඳුන්වමු. එය ධන නම්, ඒසී සංඥාව x අක්ෂයෙන් ඉහලට එසවේ. එසේ එසවෙන ප්‍රමාණය තීරණය වන්නේ ක්ලෑම්ප් කරන (එකතු කරන) ඩීසී වෝල්ටියතාවේ අගය මතයි. මෙම පරිපථය එනිසා positive clamper ලෙස හැඳින්වේ. එසේම, ක්ලෑම්ප් කරන ඩීසී වෝල්ටියතාව ඍණ නම්, ඒසී සංඥාව x අක්ෂයෙන් යටට යයි. මෙය negative clamper වේ. මෙලෙස සංඥාව උඩට හෝ පහලට (එනම් මට්ටම) වෙනස් කරන නිසාම, මෙම පරිපථ level shifting circuit (level shifter) ලෙසද හැඳින්වේ. සංඥාවේ මට්ටම ඉහල පහල ගියත්, සංඥාවේ හැඩය වෙනස් නොවේ (ක්ලිපර්වල නම් සංඥාවේ හැඩයයි වෙනස් වූයේ).

 
ඉහත රූපයේ (a) බලන්න. එය පොසිටිව් ක්ලෑම්පිං අවස්ථාවක් පෙන්නුම් කරයි. මෙහිදී ඉන්පුට් සංඥාවේ විස්තාරය V වේ. එම ඒසී සංඥාවේ විස්තාරය ධන පැත්තෙන් V දක්වාද ඍණ පැත්තෙන් -V දක්වාද පවතිනවා. දැන් මෙම සංඥාව V වෝල්ටියතාවක් සහිත ඩීසී විදුලියකින් ක්ලෑම් කළ පසු ලැබෙන සංඥාව එහි දකුණු පැත්තේ පෙන්වයි. මුලු සංඥාවම V වෝල්ට් ප්‍රමාණයකින් ඉහලට එසවී ඇත. එවිට, උඩු දිශාවේ විස්තාරය V+V = 2V වේ. යට දිශාවේ විස්තාරය -V + V = 0 වේ. මෙලෙසම b රූපය ගැනත් සොයා බලන්න. එය -V ප්‍රමාණයකින් ක්ලෑම්ප් කර ඇත. එනිසා සංඥාව යටට ගොස් ඇත.

දෙවැනි ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් පොතෙහි ධාරිත්‍රක ගැන ඉගෙනීමේදී ඩීසී බ්ලොකිං ගැන අප කතා කළා මතකද? එහිදී සිදු වූයේ යම් සංඥාවක පවතින ඩීසී කොටස (DC component) ඉවත් කර, ඒසී සංඥාව පමණක් ගමන් කරවීමයි. මෙහි විරුද්ධ ක්‍රියාව සිදු කළ හැකියි ක්ලෑම්පිං පරිපථයකින්. එනම්, ඒසී සංඥාවකට ඩීසී විභවයක් එකතු කිරීම කරන්නේ ක්ලෑම්පර් එකකිනි. මේ නිසාම ක්ලෑම්පිං පරිපථය DC restorer යන නමින්ද හැඳින්වෙනවා.

ක්ලෑම්පිං පරිපථයක් සෑදීමට ඩයෝඩයකට අමතරම කැප් එකක් අවශ්‍ය කරනවා. පහත දැක්වෙන ක්ලෑම්පර් පරිපථය බලන්න. ඩයෝඩය සවි කරන දිශාව අනුව ක්ලෑම්පරය පොසිටිව්ද නෙගටිව්ද යන වග තීරණය වේ. කැපෑසිටරය හැමවිටම සංඥාව සමග ශ්‍රේණිගතව සවි කෙරේ.


 
ඉහත රූපයේ පරිදි ඩයෝඩය සවි කර තිබෙන විට, ඩයෝඩය පෙර නැඹුරු වන්නේ සංඥාවේ ඍණ අර්ධයේදීය. එවිට භාරය හරහා ධාරාව නොගලා ඩයෝඩය හරහා ධාරාව ගලයි. එහෙත් දැන් ඩයෝඩය දෙපස V0 වෝල්ටියතාවක් ඩ්‍රොප් වේ. මෙලෙස ඩයෝඩය හරහා ඩ්‍රොප් වී තිබෙන වෝල්ටියතාවම තමයි ඉබේම භාරය දෙපසද දැන් පිහිටන්නේ. අවුට්පුට් සිග්නල් එකේ මෙම කුඩා V0 ප්‍රමාණය පැහැදිලිව දක්වා තිබේ. මෙලෙස ඩයෝඩය හරහා ගලා යන ධාරාවමයි කැප් එක තුලින් ගමන් කරන්නෙත්. එනිසා කැප් එක චාජ් වේ V – V0 අගයක් දක්වා.
 
දැන් සංඥාවේ ධන අර්ධය පැමිණීමේදී එය පසු නැඹුරු වේ. එනිසා ඩයෝඩය හරහා කිසිදු ධාරාවක් ගලා යන්නේ නැත. එහෙත් භාරය හරහා ධාරාව ගලයි. මෙවිට සංඥාවේ V වෝල්ටියතාව භාරයට ලැබේ. එහෙත් දැන් සංඥාවේ V වෝල්ටියතාවට අමතරව කැප් එකේ චාජ් වී තිබෙන V – V0 වෝල්ටියතාවද එකතු වේ. ඒ කියන්නේ භාරයට V + (V – V0) = 2V-V0 වෝල්ට් ප්‍රමාණයක් ලැබේ.

දැන් ඉන්පුට් සංඥාව හා අවුට්පුට් සංඥාව සසඳා බලන්න. සංඥාව ඉහලට එසවී තිබෙනවා නේද? එනිසා මෙය පොසිටිව් ක්ලෑම්පර් පරිපථයකි. මෙලෙසම පහත රූපයේ දැක්වෙන නෙගටිව් ක්ලෑම්පර් එක ගැනත් කල්පනා කර බලන්න.


 
ඉහත පරිපථ සඳහා යොදන ධාරිත්‍රක අගය ගණනය කරන්නේ කෙලෙසද? ඇත්තටම මෙහි යම් කොන්දේසියක් ඇත. සංඥාවේ එක් අර්ධයකදී ධාරිත්‍රකය චාජ් වේ. එහෙත් අනෙක් අර්ධයේදී එය ඩිස්චාජ් නොවිය යුතුය. ඩිස්චාජ් නොවේ යැයි උපකල්පනය කළ නිසා තමයි ඉහත පැහැදිලි කළ ලෙසට සංඥාවේ එක් අර්ධයකදී ධාරිත්‍රකයේ වෝල්ටියතාව සංඥාවට එකතු කර දැක්විය හැකි වූයේ. නිකමට හෝ කැප් එක V2 නම් වෝල්ටියතාවක් දක්වා ඩිස්චාජ් වූවා නම්, සංඥාව V + V2 ලෙස අවුට්පුට් වේවි. තවද, මෙවිට අවුට්පුට් සංඥාවේ යම් විකෘතියක් ඇති වේවි මොකද කාලයත් සමග කැප් එකේ වෝල්ටියතාව විචලනය වන නිසා (එනම් සංඥාවේ විවිධ තැන්වල වෝල්ටියතාවට එකතු වන්නේ කැප් එකේ නිරන්තරයෙන් වෙනස් වන විභවයකි). එනිසා කැප් එක ඩිස්චාජ් නොවිය යුතුය යන කොන්දේසිය සපුරා ගත යුතුය කෙසේ හෝ. එය සිදු කරන්නේ කෙසේද?
ඇත්තටම එය 100% ක්ම ඉටු කර ගත නොහැකියි. විශේෂයෙන් ඉහත ආකාරයේ කොටු තරංග නැතිව සයිනාකාර තරංගවලදී තත්වය තවත් ටිකක් බරපතල වේවි. කොටු තරංගයකදී කැප් එක චාජ් වන අර්ධයේදී දිගටම එකම වෝල්ටියතාවේ පැවතියත්, සයිනාකාර තරංගයේදී නිරන්තරයෙන්ම විස්තාරය වෙනස් වෙන නිසා, උපරිම අගයේම ධාරිත්‍රක වෝල්ටියතාව පවතින්නේ නැත. කොටු තරංග වේවා සයිනාකාර තරංග වේවා, මේ දෙකෙහිම එක් අර්ධයකදී අනිවාර්යෙන්ම කැප් එක ඩිස්චාජ් වන්නට ගන්නවා. ඒ කියන්නේ අපට මෙම ඩිස්චාජ් වීම වැලැක්විය නොහැකියි. එසේ වුවත්, එය ඩිස්චාජ්වන වේගය අඩු කර ගත හැකි නම් එයත් හොඳ විසඳුමක්.
 
ඉතිං, ඒ සඳහා කරන්නට තිබෙන්නේ කැප් එකේ ධාරිතාව වැඩි කිරීමයි. ඊට අමතරව භාර ප්‍රතිරෝධ අගය විශාල කළ යුතුය. වෙනත් වචනවලින් කියතොත් කැප් එකේ කාල නියතය (RxC) හැකි පමණ වැඩි කර ගත යුතුය. අඩුම තරමේ මෙම කාල නියතය යොදන සංඥාවේ ආවර්ත කාලය මෙන් 10 ගුණයක්වත් වීම සුදුසුය. උදාහරණයක් ලෙස සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය කිලෝහර්ට්ස් 100 යැයි සිතමු. එවිට, එහි ආවර්ත කාලය තත්පර 0.00001 හෙවත් මයික්‍රොතත්පර 10කි. එනිසා කැප් එකේ කාල නියතය 10x10 හෙවත් මයික්‍රොතත්පර 100ක්වත් විය යුතුය.
 
ඉහත පෙන්වා දුන්නේ ඩයෝඩය බයස් නොකර සෑදූ ක්ලෑම්පර් වේ. මෙහිදී සංඥාවේ එක් අර්ධයකින් ගබඩා කර ගත් විභවය තමයි අනෙක් අර්ධය එසවීමට හෝ පහලට දැමීමට යොදා ගත්තේ. එක් සීමාවක් මෙහි ඇත. එනම්, සංඥාවේ එක් විස්තාරයක පවතින වෝල්ටියතාවකින් පමණි මට්ටම් වෙනස් කළ හැකි වන්නේ. උදාහරණයක් ලෙස, යම් සංඥාවක විස්තාරය වෝල්ට් 2 නම්, ඔබට එම සංඥාවේ මට්ටම වෙනස් කළ හැක්කේ වෝල්ට් 2කින් විතරයි. ඊට වඩා වෙනස් වෙනස් වෝල්ටියතා මට්ටම්වලින් ඉහලට හෝ පහලට සංඥාව පත් කිරීමට අවශ්‍ය නම්, ඒ සඳහා ඩයෝඩය බයස් කිරීමට සිදු වේ.



ඉතිං ඩයෝඩය බයස් කළ හැකි ආකාර කිහිපයක්ම දැන් තිබෙනවා. ඉහත රූපයේ දක්වා ඇති ආකාරය ඉන් එකකි. මෙම පරිපථයේම යම් යම් කුඩා වෙනස්කම් සිදු කර, විවිධාකාරයේ බයස්ඩ් ක්ලෑම්පර් සාදා ගත හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, මෙහි බැටරියේ අග්‍ර මාරු කරද සම්බන්ධ කළ හැකියි. තවද, ඩයෝඩයේ අග්‍ර දෙකද මාරු කර සම්බන්ධ කළ හැකියි. මේ විදියට 4 ආකාරයකින් බයස් කරපු ක්ලෑම්පර් සෑදිය හැකියි. අභ්‍යාසයක් ලෙස, ඒවා වෙන වෙනම ඇඳ බලන්න.
 
ක්ලෑම්පර් පරිපථයකදී එකවර වෝල්ටියතාවේ මට්ටම වෙනස් වන්නේ නැත. තරංග අර්ධ කිහිපයකට පසුවයි (එනම් ඉතා සුලු කාලයකට පසුවයි) ඉන්පුට් සංඥාව සම්පූර්ණයෙන්ම අවසාන අපේක්ෂිත මට්ටම ළඟා වෙන්නේ. ඒ කියන්නේ ආරම්භයේ සිට මෙම අවසාන අපේක්ෂිත මට්ටම එන තුරු සංඥාවේ මට්ටම ක්‍රමයෙන් තමයි ඉහළ යන්නේ. පහත රූපයේ නිල් පාටින් දැක්වෙන්නේ සාමාන්‍ය ඉන්පුට් සංඥාව වන අතර, රතු පාටින් දැක්වෙන්නේ ක්‍රමයෙන් මට්ටම වෙනස් වෙන අවුට්පුට් සංඥාවයි.


 

Voltage Multiplier

පරිපථයේ වෝල්ටියතාව සමහර අවස්ථාවලදී ප්‍රමාණවත් නොවේ. එවැනි අවස්ථාවලදී ඩයෝඩ ආශ්‍රයෙන් මෙම වෝල්ටියතාව කිහිප ගුණයකින් වැඩි කරගත හැකියි. මෙවැනි පරිපථ වෝල්ටියතා ගුණාකාර (voltage multiplier) ලෙස හඳුන්වනවා. මල්ටිප්ලයර් පරිපථයට ඉන්පුට් කරන්නේ ඒසී විදුලියක් වන අතර, ඉන් අවුට්පුට් වන්නේ ඩීසී විදුලියකි! ඊට හේතුව මෙයයි.

ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයකින් පිට කරන ඒසී විදුලිය දෙගුණයකින් (හෝ වෙනත් ඕනෑම ගුණයකින්) පළමුව වැඩි කෙරේ. මෙම ගුණ කිරීම සිදු වන විට ඉබේම ඍජුකරණයද සිදු වේ (අතුරුඵලයක් මෙන්). එනිසයි අපට ඩීසී වෝල්ටියතාවක් අවසානයේදී ලැබෙන්නේ. එනිසා මෙවැනි මල්ටිප්ලයර් පරිපථයක් යනු ක්ලෑම්පර් හා රෙක්ටිෆයර් යන පරිපථ දෙකේ සංකලනයක් ලෙස හඳුනාගත හැකියි.
දෙගුණයක්, තුන්ගුණයක්, දසගුණයක් ආදී ඕනෑම ගුණයකින් මෙම ක්‍රමයෙන් වෝල්ටියතාව වැඩි කර ගත හැකියි. ඉන් සරලම අවස්ථාව වන්නේ තිබෙන වෝල්ටියතාව දෙගුණ කරන පරිපථයයි (voltage doubler). තුන්ගුණයක් කරන පරිපථය voltage tripler ලෙසද, හතරගුණයක් කරන පරිපථය voltage quadrupler ලෙසද නම් කෙරෙනවා. මේ සෑම මල්ටිප්ලයර් පරිපථයක්ම නැවත විවිධ වින්‍යාසවලින් සාදා ගත හැකියි.
 
පළමුව වෝල්ටේජ් ඩබ්ලර් පරිපථ ගැන විමසමු. ඉන්පුට් විදුලියේ ඍණ අර්ධය සලකන්න. එහිදී D1 ඩයෝඩය C1 හරහා පෙර නැඹුරු වේ. D1 පෙර නැඹුරු වීම නිසා, C1 කැප් එක චාජ් වෙනවා සැපයුම් විභවයේ උපරිම අගය (VP) දක්වා (මෙහිදී VP යනුවෙන් සංඛේතවත් කරන්නේ සැපයුම් විභවයේ උපරිම/කුලු/පීක් අගයයි). එවිට C1 කැප් එකේ ඩයෝඩයට සම්බන්ධ අග්‍රය + වන පරිදි කැප් එක චාජ් වේ.


 
දැන් ඉන්පුට් විදුලියේ ධන අර්ධය සලකමු. මෙවිට C1 හරහා D2 පෙර නැඹුරු වේ. එහෙත් මෙහිදී දැනටමත් VP දක්වා චාජ් වී තිබෙන C1 කැප් එකේ වෝල්ටියතාවක් සැපයුම් වෝල්ටියතාවට (VP) එකතු වේ. ඒ කියන්නේ බැටරි දෙකක් ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කර තිබෙන තත්වයක් ඇති වේ (C1 කැප් එක එක් බැටරියක් ලෙසත්, සැපයුම් වෝල්ටියතාව අනෙක් බැටරිය ලෙසත් සැලකිය හැකියි). මේ අනුව, D2 ඩයෝඩය පෙර නැඹුරු වන්නේ VP+VP=2VP යන විභවයෙනි. දැන් මෙම 2VP විභවය දක්වා C2 චාජ් වේ (D2 ඩයෝඩයේ කැතෝඩයට සම්බන්ධ අග්‍රයේ + විභවය පිහිටන සේ). මෙතැන් සිට භාරයට හැමවිටම දැනෙන්නේ C2 කැප් එකේ දෙපස ඩ්‍රොප් වී තිබෙන 2VP විභවයයි.
 
සැපයුම් විභවයේ ඍණ අර්ධය රතු පාටින් පෙන්වන මාර්ගය ඔස්සේද, එහි ධන අර්ධය නිල් පාටින් පෙන්වන මාර්ගය ඔස්සේද ගමන් කරනවා. ඒ කියන්නේ දැන් සැපයුම් විභවය (VP) දෙගුණයක් වෙලා තමයි භාරයට දැනෙන්නේ. තවද, සැපයුම් විභවයේ අර්ධ දෙකෙන් එක් අර්ධයක් (නිල් පාටින් පෙන්වා ඇති මාර්ගය) පමණයි භාරය හරහා වෝල්ටියතාවක් ඩ්‍රොප් කරන්නේ. ඒ කියන්නේ මෙහිදී අර්ධතරංග ඍජුකරණයයි වී තිබෙන්නේ (මල්ටිප්ලයර් පරිපථයක ඉබේම ඍජුකරණ පරිපථයක් තිබෙන බව ඔබ දැනටමත් දන්නවනේ). එනිසා මෙම ඩබ්ලර් පරිපථය halfwave series voltage doubler යන නමින් හැඳින්වෙනවා. විලාර්ඩ් යන පුද්ගලයාගේ නමින්ද ඉහත ආකාරයේ වෝල්ටේජ් මල්ටිප්ලයර් පරිපථ වින්‍යාසය Villard multiplier ලෙසත් හැඳින්වෙනවා.
 
ඇත්ත වශයෙන්ම මෙම පරිපථයේ අවුට්පුට් වන්නේ හරියටම 2VP විභවයම නොවේ. ඩයෝඩ දෙකක බලපෑම එහි තිබෙනවා. එනිසා 2x0.7=1.4 වෝල්ට් ප්‍රමාණයක් ඉන් අඩු කළ යුතු වෙනවා. ඒ කියන්නේ අවුට්පුට් වන්නේ වෝල්ට් (2VP - 1.4) වේ.
 
තවද, මෙම පරිපථය එතරම් ගුණාත්මක බවක්ද නැත. සාමාන්‍යයෙන් අර්ධතරංග ඍජුකරණයට ලක් වූ විදුලියක තිබෙන ඉතා විශාල විචලනයන් (“තඩි වලවල්") මෙහිද තිබේ. වෝල්ටියතා තරංගයේ මුදුන (පීක් අගය) දෙගුණයක් වී තිබෙන නිසා, මෙම වලවල් සාමාන්‍ය අර්ධ තරංග ඍජුකරණයේදී ලැබෙනවාට වඩා දෙගුණයකින් විශාල වී ඇත. මෙය ඉතාම නරක තත්වයක්.
 
තවද, ඩබ්ලර් පරිපථයකින් (හා වෙනත් ඕනෑම මල්ටිප්ලයර් එකකින්) වැඩි කරන්නේ වෝල්ටියතාව මිස ජවය නොව. එනිසා P=VI සූත්‍රය අනුව, ඩබ්ලර් එකකින් ලැබෙන ධාරාව අඩුම ගාණේ දෙගුණයකින් අඩු විය යුතුයි. ඒ කියන්නේ ඩබ්ලර් පරිපථයෙන් ලැබෙන ධාරාව සාමාන්‍ය සැපයුමෙන් ලැබෙන ධාරාවෙන් අඩකට සමාන වේ. ඒ කියන්නේ වැඩි ධාරාවක් ගන්නා භාරයක් සම්බන්ධ කළ නොහැකියි. මීට පෙර ඩයෝඩ ක්ලෑම්පිං ගැන කතා කළ කාරණාද මල්ටිප්ලයර් පරිපථ සඳහා වලංගු වේ. කැපෑසිටරය සීඝ්‍රයෙන් ඩිස්චාජ් වන ආකාරයට භාරයෙන් අධික ධාරාවක් නොගත යුතුය. කැප් එක සීඝ්‍රයෙන් බසින විට, ක්ලෑම්පිං ක්‍රියාව හරිහැටි සිදු නොවේ. එවිට විභවය ඉහල දැමීමේ ක්‍රියාව අඩපණ වේ.
 
ඉහත කාරණා දෙක ගැටලුවක් නොවන අවස්ථාවලදී මෙම ඩබ්ලර් පරිපථය ඉතාම පහසුවෙන් හා අඩු මුදලකට සාදා ගත හැකියි.
 
මෙහි තිබෙන ඩයෝඩවල PIV අගය සැපයුම් වෝල්ටියතාවේ VP අගයට සමාන අගයක් වීම ප්‍රමාණවත්. මීට හේතුව ඉතාම සරලයි. පරිපථයේ අවසානයේ ලැබෙන්නේ විශාල විභවයක් වුවත්, හැමවිටම ඒ සෑම ඩයෝඩයක්ම පසු නැඹුරු වන්නේ තනි VP අගයකට සමාන අගයකින්ය. උදාහරණයක් ලෙස, යම් ඩයෝඩයක ඇනෝඩයේ 3VP වෝල්ටියතාව නම්, එහි කැතෝඩයේ 4VP වෝල්ටියතාව පවතිනවා. එවිට එම ඩයෝඩය පසු නැඹුරු වන්නේ 3VP – 4VP = -VP විභවයකින්. එහෙත් කෝකටත් එක්ක PIV අගය අඩුම ගාණේ VP අගය මෙන් 1.5 ගුණයක් වීම සුදුසුය.
 
තවද, වමේ සිට දකුණට යන විට ක්‍රමයෙන් හමුවන කැපෑසිටර් සපෝට් කරන වෝල්ටියතාව VP බැගින් වැඩි විය යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත ඩබ්ලර් එකේ පළමු කැප් එක VP සපෝට් කළ යුතු අතර, දෙවැනි කැප් එක 2VP සපෝට් කළ යුතුය.
 
ඉහත පරිපථය පහත ආකාරයට තුන් ආකාරයකින්ම ඇඳිය හැකියි. බලන්න මේ තුනම විදුලිමය වශයෙන් සමානයි නේද? රූප තුනෙහි අවුට්පුට් අග්‍රයන් නිරීක්ෂණය කරන්න. පළමු නිරූපණයේදී භූගතය හා + අග්‍රය දෙකම ලස්සනට පෙනේ. දෙවැනි තුන්වැනි රූපවල අවුට්පුට් අග්‍රය පහළින් පෙන්වන අතර, භූගතය වෙනම දක්වා නැත. එහෙත් භූගත සලකුණ සහිත අග්‍රය භූගතය වේ.



ඉහත විස්තර කළ පරිදි පරිපථය විග්‍රහ කළ හැකි නම්, සුලු වෙනස්කම් සිදු කිරීමෙන් වෙනත් ගුණාකාර පරිපථද සෑදිය හැකියි. පහත දැක්වෙන්නේ එවැනි වෝල්ටේජ් ට්‍රිප්ලර් පරිපථයකි. සැපයුම් විදුලියේ ධන අර්ධය ගමු. එහිදී D3 පෙර නැඹුරු වී C3 කැපෑසිටරය සැපයුම් විභවය දක්වා චාජ් වේ. දැන් සැපයුම් විභවයේ ඍණ අර්ධය සලකන්න. එවිට D1 පෙර නැඹුරු වේ. එහෙත් මෙහිදී එය පෙර නැඹුරු වන්නේ සැපයුම් විභවය මෙන් දෙගුණයක විභවයකිනි (සැපයුම් විභවය + ඊට ශ්‍රේණිගතව ඇති C3 හි විභවය). මෙමඟින් C1 කැප් එක සැපයුම් විභවය මෙන් දෙගුණයක විභවයක් දක්වා චාජ් වේ. ඉන්පසු නැවත ධන අර්ධය සලකමු. මෙවිට D2 ඩයෝඩය සලකන්න. දැන් C1 කැප් එකේ දෙගුණයක විභවය හා ධන අර්ධයේ විභවය යන දෙක එකතු වී සැපයුම් විභවය මෙන් තුන් ගුණයක විභවයක් සාදා ගනී. මෙන්න මෙම තුන්ගුණයක විභවය තමයි C2 කැප් එකේ ගබඩා කර ගන්නේ. අවසානයේ සැපයුම් විභවය මෙන් තුන්ගුණයක් අවුට්පුට් වේ.


 
පහත දැක්වෙන්නේ කොඩෘප්ලර් පරිපථයකි. එය මෙසේ විග්‍රහ කළ හැකියි. ඩබ්ලර් පරිපථ කොටස් දෙකක් එකට සම්බන්ධ කර තිබෙනවා පේනවාද? එවිට, පළමු ඩබ්ලර් කොටසින් සැපයුම් විභවය දෙගුණයක් කර, දෙවැනි ඩබ්ලර් කොටසින්ද නැවත එවැනිම දෙගුණයක් එකතු වේ. එනිසා අවසානයේ හතර ගුණයක විභවයක් අවුට්පුට් වේ.
 


ඉහත පරිපථ රූප බැලූ විට යම් රටාවක් ඔබට පෙනෙනු ඇත. මේ ආදි ලෙස කැප්-ඩයෝඩ යුගලය බැගින් දිගටම එකතු කිරීමෙන් වෝල්ටියතාවන් දිගින් දිගටම වැඩි කර ගත හැකියි. මෙලෙස කොටස් (ශ්‍රේණිගතව) එකතු කිරීම cascade කරනවා යනුවෙන් පවසනවා. වමේ සිට සෑම කැපෑසිටරයක්ම එක් සැපයුම් විභවයක් පරිපථයට එකතු කරයි. මෙය හරියට ඉනිමඟක් වැනිය (කැප්-ඩයෝඩ් කොටස් ඉනිමඟේ එක් එක් ඉනි වැනිය). එනිසාම මෙවැනි ස්වරූපයකින් එකම විදියට කොටස් කැස්කේඩ් කරමින් යන පරිපථයක් ladder network/circuit එකක් ලෙසද හැඳින්විය හැකියි (ලැඩර් යනු ඉනිමඟට ඉංග්‍රිසියෙන් කියන වචනයයි).

පහත දැක්වෙන්නේ මෙම පොදු රටාව පැහැදිලිව පෙන්වන පරිපථයයි (ආකාර දෙකකින් එය දැක්වේ). පළමු ආකාරයෙන් පෙන්වන්නේ කැප්-ඩයෝඩ ඉරට්ටේ සංඛ්‍යාවලින් යොදන විට, සෑම කොටසකින්ම (රූපයේ කොටු වරහන තුළ ඇඳ තිබෙන කොටසක්) සැපයුම් විභවය මෙන් දෙගුණයක අගයක් පරිපථයට එකතු කරන ආකාරයයි. දෙවැනි රූපයේ දැක්වෙන්නේ සෑම ඩයෝඩ-කැප් කොටසකින් පරිපථයට සැපයුම් විභවය බැගින් එකතු වන ආකාරයයි. මෙලෙස ඕනෑම ප්‍රමාණයකින් වෝල්ටියතාව වැඩි කිරීමට කැස්කේඩ් කරපු පහත ආකාරයේ (අර්ධ තරංග) මල්ටිප්ලයර් පරිපථ Cockcroft-Walton multiplier හෝ Cockcroft-Walton generator හෝ එයම කෙටියෙන් CW multiplier/generator ලෙසද හැඳින්වෙනවා (මෙම පරිපථය මුලින්ම සෑදූ පුද්ගලයන් දෙදෙනාගේ නම්වලින්).


 
මෙලෙස සාදා ගන්නා වෝල්ටියතාවන් අර්ධතරංග ඍජුකරණය සිදු වන නිසා, වෝල්ටියතාව වැඩි වන ගුණය/ප්‍රමාණය ඉහල යන්නට යන්නට අපට ලැබෙන වෝල්ටියතාවේ "වලවල්වල බරපතලකමද" වැඩි වේ (ඒ කියන්නේ අවුට්පුට් වන විදුලියේ කොලිටිය අඩුය). තවද, වෝල්ටියතාවන් වැඩි වන විට ධාරාවද ඒ අනුව අඩු වේ.

තවද, ඉහත මල්ටිප්ලයර් පරිපථ සියල්ලම නැවත බලන්න (ඒවායේ ඩයෝඩ යොදා තිබෙන දිශාව දෙස). පළමු ඩයෝඩයේ යට අග්‍රයේ සිට ක්‍රමයෙන් ඉදිරියට ඊ හිස් පිහිටා තිබෙනවා නේද? එනිසා මේ සියලු පරිපථවලින් අපට ලැබී තිබෙන්නේ ධන විදුලියකි (0 සිට +V දක්වා). මෙම වින්‍යාසය positive voltage multiplier ලෙස හඳුන්වනවා. පහත රූපයේ ආකාරයට එම ඩයෝඩ ඊ හිස් ආපසු දිශාවට පිහිටන සේ සකස් කළ විට ලැබෙන්නේ negative voltage multiplier එකකි.



ඉහත පෙන්වා දුන්නේ ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයකින් (ඒසී විදුලි සැපයුමකින්) ධන හෝ ඍණ මල්ටිපල්යර් පරිපථයක් සාදා ගන්නා ක්‍රමයයි (අර්ධතරංග ආකාරයට). අවශ්‍ය නම්, ධන හා ඍණ වෝල්ටියතාවන් දෙකම එකවර ලැබෙන පරිදි මල්ටිප්ලයර් පරිපථයක් සාදා ගත හැකියි පහසුවෙන්ම. කරන්නට තිබෙන්නේ ඉහතදී පෙන්වා දුන් රූප දෙකෙහි ඇති පරිපථ කොටස් දෙක එකට සම්බන්ධ කිරීමයි (පහත රූපයේ ලෙසට). ඒ අනුව පහත දැක්වෙන්නේ කොඩෘප්ලර් පරිපථ දෙකකි (ඉන් එකක් පොසිටිව් වන අතර අනෙක නෙගටිව් වේ). ඒ අනුව මෙහි ඍණ අග්‍රයට සාපේක්ෂව ධන අග්‍රයේ සැපයුම් විභවය මෙන් අටගුණයක විභවයක් පවතිනවා. ඒ කියන්නේ පහත පරිපථය ඇත්තටම octopler පරිපථයකි (අෂ්ටගුණාකාරකයක්).


 
ඉහත පරිපථයේ සැපයුම් විදුලියේ ධන අර්ධයේදී ක්‍රියාත්මක වන ලෙස පොසිටිව් මල්ටිප්ලයර් කොටසකුත්, ඍණ අර්ධයේදී ක්‍රියාත්මක වන ලෙස නෙගටිව් මල්ටිප්ලයර් කොටසකුත් යන දෙකම එකට සවි කර තිබේ. මෙම කොටස් දෙක එකිනෙකට ස්වාධීනය. එනිසා, එක් කොටසක් ඩබ්ලර් පරිපථයක් ලෙසත්, අනෙක් කොටස ට්‍රිප්ලර් පරිපථයක් ලෙසත් අවශ්‍ය නම් සැකසිය හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස ධන කොටස ට්‍රිප්ලර් එකක් ලෙසද, ඍණ කොටස ඩබ්ලර් එකක් ලෙසද සැකසුවේ නම්, අවසානයේ අපට ලැබෙන්නේ මෙම දෙකෙහි එකතුව වන quintupler පරිපථයකි (පංචගුණාකාරකයක්).

අර්ධතරංග මල්ටිප්ලයර් එකේදී ලැබෙන ඩීසි විදුලියේ "වලවල්" බොහෝ වැඩිය (එනම් රිප්ල් එක වැඩිය). මෙය අඩු කරගත හැකියි සුපුරුදු ලෙසම පූර්ණ තරංග වෝල්ටියතා බහුකාරක (full-wave voltage multiplier) වින්‍යාසයට පරිපථය සැකසීමෙන්. පහත දැක්වෙන්නේ සෙන්ටර්-ටැප් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් යොදාගෙන සාදා ගන්නා එවැනි ෆුල්වේව් මල්ටිප්ලයර් එකකි. (මෙහි + අග්‍රය පැහැදිලිව පෙනෙන නමුත් ග්‍රවුන්ඩ් එක එකවර නොපෙනේ; මෙම පරිපථයේ ග්‍රවුන්ඩ් අග්‍රය තමයි 0V ලෙස දක්වා තිබෙන්නේ.)
 
බලන්න ඉහත පරිපථය හොඳින්. එහිද කර තිබෙන්නේ ඔබ මුලදී උගත් අර්ධතරංග මල්ටිප්ලයර් කොටස් දෙකක් එකිනෙකට සමපාත කිරීමයි. එහෙත් මෙහිදී එකම ජාතියේ කොටස් දෙකක් තමයි සමපාත කර තිබෙන්නේ. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත පරිපථයේ එකිනෙකට සමපාත කිර තිබෙන්නේ පොසිටිව් හාෆ්වේව් මල්ටිප්ලයර කොටස් දෙකකි. එනිසා අවුට්පුට් වන්නේද ධන වෝල්ටියතාවකි (ඉහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ ධාරිත්‍රක-ඩයෝඩ කොටස් 4කින් යුත් පරිපථයක් නිසා, එය කොඩෘප්ලර් එකකි). පරිපථයෙන් ඍණ විදුලියක් ලබා ගැනීමට නෙගටිව් හාෆ්වේව් මල්ටිප්ලයර් කොටස් දෙකක් එකට සමපාත කරන්න.

ඉහත පරිපථය විග්‍රහ කරමු. ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයේ ප්‍රාථමිකයට ලැබෙන සයිනාකාර තරංගය නිසා සෙන්ටර්ටැප්ඩ් ද්විතියික කොයිල කොටස් දෙකේ පෙන්වා ඇති පරිදි සයිනාකාර තරංග දෙකක් හටගනී. එම තරංග දෙකේම ධන අර්ධය සලකමු. එවිට, උඩ කොටසට අයත් D1 ඩයෝඩය පසු නැඹුරු වී C1 චාජ් නොවේ. එහෙත් එම මොහොතේම යට කොටසේ D2 පෙර නැඹුරු වී C2 කැපෑසිටරය සැපයුම් වෝල්ටියතාව දක්වා චාජ් වේ. දැන් ඍණ අර්ධය පැමිණේ. එහිදී D1 පෙර නැඹුරු වී C1 සැපයුම් විභවය දක්වා චාජ් වේ. එහෙත් මෙවිට යට කොටසේ D2 පසු නැඹුරේ හා D4 පෙර නැඹුරුවේ පවතී. එනිසා දැනටමත් C2 හි ඇති විභවය හා සැපයුම් විභවය එකතු වී D4 හරහා C3 කැප් එක දෙගුණයක විභවයක් දක්වා චාජ් කරනවා. සම්පූර්ණ ක්‍රියාවලිය පුරාම C3 කැප් එකේ එක් අග්‍රයක පවතින විභවය 0 වේ (එය භූගත අග්‍රයට නිරන්තරයෙන්ම සම්බන්ධව පවතින නිසා).

ඉන්පසු නැවත විදුලියේ ධන අර්ධය පැමිණේ. මෙවිට උඩ කොටසේ D3 පෙර නැඹුරු වේ. C1 හි දැනටමත් පවතින විභවය හා සැපයුම් විභවය එක්වයි D3 පෙර නැඹුරු කරන්නේ. එම දෙගුණයක වෝල්ටියතාවෙන් නැවත C3 දෙගුණයක වෝල්ටියතාවක් දක්වා චාජ් කරයි. මේ අතරම යට කොටසේ D6 පෙර නැඹුරු වේ. එය පෙර නැඹුරු වන්නේ C3 හි පවතින දෙගුණයක වෝල්ටියතාව හා සැපයුම් වෝල්ටියතාව යන දෙකෙහිම එකතුවෙන්. එනම්, සැපයුම් විභවය මෙන් තුන්ගුණයක විභවයක් C5 හි චාජ් වේ. උඩ කොටසින් C3 චාජ් වන අතරම යට කොටසින් C3 ඩිස්චාජ් වේ.

මේ ආකාරයට විග්‍රහ කරගෙන ගියොත් අවසානයේදී C6 ධාරිත්‍රකයේ හැමවිටම සැපයුම් වෝල්ටියතාව මෙන් සිව්ගුණයක වෝල්ටියතාවක් පිහිටනු ඇත. එබැවින් මෙය කොඩෘප්ලර් පරිපථයකි. එහෙත් අර්ධතරංග ක්‍රමය මෙන් නොව, මෙම ක්‍රමයේදී ධාරිත්‍රකය එක් තරංගයකදී දෙවතාවක් චාජ් වන නිසා (තරංගයේ ධන හා ඍණ අර්ධ දෙකෙන්ම), අවුට්පුට් විභවයේ රිප්ල් එක (වලවල්) අඩුය (එනම් අවුට්පුට් විභවය සුමටයි). මෙහි ඇති ප්‍රබලම වාසිය එයයි.

සෙන්ටර්ටැප් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් නොමැතිව, එක වගේ ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් දෙකක් පහත රූපයේ ආකාරයට යොදාගෙනද ඉහත පරිපථයට හැම අතින්ම සමාන පරිපථයක් සෑදිය හැකියි. බලන්න ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් දෙකක් එහි ඇති අතර, ඒ දෙක සම්බන්ධ කර තිබෙන විදියෙන් එය සෙන්ටර්ටැප් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් විදියටයි වැඩ කරන්නේ. පරිපථ විග්‍රහය ඉහත රූපයේ පරිදිම වේ. පහත රූපය ඇත්තටම ඉරට්ටේ ප්‍රමාණයකින් විභවය වැඩි කරන ලෙසටයි සකස් කර තිබෙන්නේ.


 
ඇත්තටම ඉහත දැක්වූ ෆුල්වේව් මල්ටිප්ලයර් ආකාර දෙකම (සෙන්ටර්ටැප් ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් ක්‍රමය හා ට්‍රාන්ස්ෆෝමර් දෙකේ ක්‍රමය) දෙකලා (two phase) විදුලි ක්‍රමයක් ලෙසත් අර්ථ දැක්විය හැකියි. ඊට හේතුව එකිනෙකට අංශක 180කින් වෙනස් විභවයන් දෙකක් යොදාගෙනයි මෙම පරිපථ ක්‍රියාත්මක වන්නේ. මෙයම push-pull වින්‍යාසයක් ලෙසත් හැඳින්විය හැකියි (පුෂ්-පුල් යනු එකිනෙකට අංශක 180කින් වෙනස් කලා වෙනසකින් යම් උපාංගයක් ක්‍රියාත්මක වන විට යොදන වචනයකි).

තනිකලා විදුලිය හා දෙකලා විදුලියෙන් වෝල්ටේජ් මල්ටිප්ලයර් පරිපථ සාදා ගන්නා අයුරු ඔබ දැක්කා. තෙකලා විදුලියෙන්ද මෙවැනි පරිපථ සාදා ගත හැකියි. මෙම (පහත රූපයේ දැක්වෙන) පරිපථයත් ඔබ ඉහතදී උගත් පරිපථ දැනුම ඔස්සේ පැහැදිලි කර ගත හැකියි. එක් එක් ෆේස් එකට තනි තනි කැප් තිබේ. එවිට, ඒ ඒ ෆේස් එකේ පසු නැඹුරු අවස්ථාවලදී එම තනි තනි කැප් සියල්ල විසින් ඒ ඒ ෆේස් එකේ වෝල්ටියතාවට සමාන වෝල්ටියතාවක් අදාල කැප්වල පවත්වාගනී. දැන් එම තනි තනි ෆේස්වල පෙර නැඹුරු අවස්ථාවලදී, එම කැප්වල පවතින වෝල්ටියතාවන් සියල්ලම දෙගුණය බැගින් තනි පොදු (පහලින් ඇති) කැප් එක ආරෝපණය කරයි. මෙය තෙකලා වෝල්ටේජ් ඩබ්ලර් පරිපථයකි.


 
එක් කාලාවර්තයකදී අවස්ථා තුනකදී කැප් එක චාජ් වන නිසා, දෙකලා අවස්ථාවටත් වඩා අවුට්පුට් තරංගයේ රැළි ඉතාම අඩු වේ තෙකලා මල්ටිප්ලයර් පරිපථයක. විශාල කොටු වරහන තුල දක්වා ඇති කොටස් තව තවත් එකතු කර ඉරට්ටේ ගණනකින් වෝල්ටියතාව වැඩි කර ගත හැකියි.
සෙන්ටර්ටැප් ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයක් නැතිව සාමාන්‍ය ට්‍රාන්ස්ෆෝමරයකින් (අග්‍ර 2කින් යුතු ට්‍රාන්ස්ෆෝමරය) පහත ආකාරයේ මල්ටිප්ලයරයක් සාදා ගත හැකියි. මෙය ක්‍රියාත්මකවන ආකාරය පහසුවෙන් විග්‍රහ කර ගත හැකියි. සැපයුම් විභවයේ ධන අග්‍රය පළමුව සලකමු. එහිදී D1 ඩයෝඩය පෙර නැඹුරු වී C1 සැපයුම් විභවය දක්වා චාජ් කරයි (ඇත්තටම එය චාජ් වෙන්නේ සැපයුම් විභවයෙන් වෝල්ට් 0.7ක් අඩුවෙනි). ඍණ අර්ධයේදී D2 පෙර නැඹුරු වී C2ද සැපයුම් විභවය දක්වා චාජ් වේ. මෙම කැප් දෙකම චාජ් වන විට රූපයේ පෙන්වා ඇති ලෙසට වෝල්ටියතා ධ්‍රැව (ධන ඍණ) පිහිටයි. දැන් කැප් දෙක ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කර ඇති බැටරි දෙකක් බදුය. සැපයුම් වෝල්ටියතා 2ක් ඉන් ලැබේ. සැපයුම් විභවයේ ධන හා ඍණ අර්ධ දෙකම භාවිතයට ගත් නිසා මෙය පූර්ණ තරංග බහුකාරකයකි.



ඉහත පරිපථය සාදා ගන්නා ආකාරය පියවරින් පියවර පහත රූපයේ දැක්වේ. a මඟින් දක්වන්නේ සාමාන්‍ය ඩයෝඩ-කැප් යුගලයකින් සැපයුම් විභවයට සිදු වන දේය. ඩයෝඩයේ දිශාව වෙනස් කිරීමෙන් ධන හා ඍණ විභවයන් ලබා ගන්නා ආකාරය පැහැදිලිව පෙනේ. b වලින් දැක්වෙන්නේද a වලින් දැක්වූ දෙයමයි. එහෙත් පැහැදිලිව දර්ශනය වීම සඳහා ඍණ පරිපථ කොටස උඩ යට මාරු කර ඇඳ ඇත. මෙලෙස ඇන්ද විට පෙනෙනවා ධන හා ඍණ කොටස් දෙකේ ග්‍රවුන්ඩ් දෙක එකට සම්බන්ධ කළ හැකි බව (c රූපය). c රූපයේ වෝල්ටියතා ප්‍රභවයන් දෙකක් තිබේ. එය d රූපයේ දක්වා තිබෙන පරිදි තනි වෝල්ටියතා සැපයුමක් බවට පත් කළ හැකියි. මෙතෙක් විස්තර කළ අවස්ථා සියල්ලේම අවුට්පුට් වෝල්ටියතාවන් +5V හා -5V වන අතර ඒවා නොවෙනස්ව පවතින ආකාරය පෙනේද? ඒ අනුව, d රූපයේ මැදින් ග්‍රවුන්ඩ් එක ගත් විට, ග්‍රවුන්ඩ් එකේ සිට උඩ අග්‍රයෙන් ධන 5ක්ද, යට අග්‍රයෙන් ඍණ 5ක්ද ලැබෙන බව පෙනේ. ඒ කියන්නේ යටම අග්‍රයේ සිට උඩම අග්‍රයට වෝල්ට් 10ක් පවතිනවා. එනම් සැපයුම් විභවය මෙන් දෙගුණයක විභවයක් ලැබී තිබෙනවා. මෙය ඒ අනුව ඩබ්ලර් පරිපථයකි (පූර්ණ තරංග). e රූපයෙන් කර තිබෙන්නේ පහතම අග්‍රය ග්‍රවුන්ඩ් එක ලෙස සැලකීමයි. ඒ අනුව ඉබේම මැද අග්‍රය +5V බවටද, උඩම අග්‍රය 10V බවටද පත් වේ.


 
ඉහත පරිපථය ඩබ්ලර් එකකි. මෙයම ට්‍රිප්ලර් ආදී ලෙස ඉහල වෝටියතාවන් ලබා ගැනීමට සැකසිය හැකියි. ඕනෑම ගුණාකාරයක් සාදා ගත හැකි ලෙස පොදුවේ රටාව පෙනෙන පරිදි රූපයක් පහත ඇත. සුපුරුදු ලෙසම ඉරට්ටේ ගණනකින් වෝල්ටියතාව වැඩි කර ගන්නා ආකාරය මෙම පොදු පරිපථයෙන් දැක්වේ.
 
ඉහත රූපවල පරිපථ සරල ලෙස පෙනුනත් ප්‍රායෝගිකව ඒවා සාදන විට බොහෝ පරිස්සම් විය යුතුය. අධිවෝල්ටියතා සමග වැඩ කිරීම භයානකය. විශේෂයෙන් කොරෝනා ඩිස්චාජ් වීම හා ඒ නිසාම විෂ සහිත ඕසෝන් වායුව නිපදවීම විශාල ප්‍රශ්නයකි. තවද, විදුලි පුළිඟු පහසුවෙන්ම ඇති වී ගිනි ගැනීම් හා පිලිස්සීම් ඇති විය හැකියි. එනිසා අති විශාල වෝල්ටියතා ඉහත ක්‍රමවලින් නිපදවන විට, අධිවෝල්ටියතා සමග විශේෂයෙන් පිළිපැදිය යුතු කරුණුවලට ප්‍රමුඛස්ථානයක් ලබා දිය යුතුය. පහත දැක්වෙන්නේ ඉහත ක්‍රමවලින් අධිවෝල්ටියතා සාදා ඇති ප්‍රායෝගික අවස්ථා කිහිපයකි. බලන්න කොතරම් විශාලව මෙම පරිපථ සාදා තිබෙනවාද කියා (මෙවැනි විශාල ඉඩකඩ ගන්නේ අධිවෝල්ටියතා නිපදවන විට පමණි; වෝල්ට් 1000ට අඩුවෙන් නිපදවන විට, සාමාන්‍ය පරිපථ ප්‍රමාණයට සෑදිය හැකියි).

 
ඉහත සෑම මල්ටිප්ලයර් එකකින් අවසානයට ලැබෙන ගුණාකර වූ සැපයුම් වෝල්ටියතාවට අමතරව, එම පරිපථවල අතරමැදි අවස්ථාවලින්ද පිටතට විදුලිය ලබා ගත හැකියි (tap කළ හැකියි). ඒ කියන්නේ සැපයුම් වෝල්ටියතාවේ සිට විවිධ ගුණාකාර කිහිපයක්ම එකම පරිපථයෙන් පහසුවෙන් ලබා ගත හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස පහත රූපය බලන්න.



ඉතා කුඩා ධාරාවක් අවශ්‍ය අවස්ථාවලට ඉහත සෑම මල්ටිප්ලයර් පරිපථයක්ම උචිතයි. භාරය විසින් පරිභෝජනය කරන ධාරා ප්‍රමාණය වැඩි නම්, අවුට්පුට් විභවයේ රිප්ල් එක තවත් වැඩි වේ. තවද, ඉන්පුට් වෝල්ටියතාවේ සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට, මෙවැනි පරිපථවලින් පිටකරන විභවයේ කොලිටිය වැඩි වේ.


electronics (ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස්) ...
Read More »

Friday, January 22, 2016

ඉලෙකට්‍රොනික්ස් III (Electronics) - 12

4


ඩයෝඩ් ක්ලිපිං පරිපථ (Clipping)

යම් සංඥාවක් "ක්ලිප්" කරනවා යන්නෙන් හඳුන්වන්නේ එම සංඥා තරංගයේ විස්ථාර වෝල්ටියතාව අපට අවශ්‍ය ප්‍රමාණයට කපා දැමීමයි. එහිදී සංඥාව සම්පූර්ණයෙන්ම හෝ සංඥාවෙන් අර්ධයක් හෝ ඊට වඩා අඩුවෙන් හෝ ඊට වඩා වැඩියෙන් හෝ ආදී වශයෙන් කප්පාදු කළ හැකියි. පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ එවැනි සංඥා ස්වරූපය වෙනස් කිරීම් හෙවත් වේව්ෂේප් කිරීම් (wave shaping) කිහිපයකි.


 
ඩයෝඩ මඟින් පහසුවෙන්ම මෙම ක්ලිප් කිරීම සිදු කළ හැකියි. සංඥාවේ උඩු කොටස (+ කොටස) හෝ යටි කොටස (- කොටස) හෝ කොටස් දෙකම එකවරම හෝ ක්ලිප් කළ හැකියි. මෙය සිදු කරන පරිපථය clipping circuit හෝ clipper යනුවෙන් හඳුන්වනවා. Limiting circuit හෝ limiter යනුවෙන්ද එය හැඳින්විය හැකියි.

ක්ලිපිං පරිපථවල ගමන් කරන්නේ සංඥාය. ඒ කියන්නේ සංඛ්‍යාතයන් ඉහලය. එමනිසා සංඥා ඩයෝඩයි භාවිතා කළ යුත්තේ. එනිසා සන්ධි ධාරිතාව හා රිවර්ස් රිකවරි ටයි්ම් එක අඩු ඩයෝඩ ගත යුතුය. පරිපථයේ අපේක්ෂිත සංඥා සංඛ්‍යාතය අනුව එය තීරණය කළ හැකියි.

ක්ලිපරයට එන සංඥාව/භාරය සමඟ ශ්‍රේණිගතව හෝ සමාන්තරගතව ඩයොඩය සවි කළ හැකියි. ඒ අනුව මූලිකව ක්ලිපර් පරිපථ වර්ග දෙකකි - ශ්‍රේණිගත (series) ක්ලිපර් හා සමාන්තරගත (parallel/shunt) ක්ලිප්ර්. බැලූ බැල්මට සීරීස් ක්ලිපරය රෙක්ටිෆයර් පරිපථයකට සමානයි නේද?


 
සීරීස් ක්ලිපරය ක්‍රියා කරන අයුරු බලමු. සංඥාවේ එක් අර්ධයකදී ඩයෝඩය පසු නැඹුරු වන නිසා, එම අර්ධය සම්පූර්ණයෙන්ම කපා දමා, පෙර නැඹුරු කරන අර්ධය පමණක් ගමන් කරවයි. පෙර නැඹුරුවේදී ගමන් කරන සංඥාවෙන්ද වෝල්ට් 0.7ක ප්‍රමාණයක්ද කපා දමනවා (එය පහත රූපයේ පෙන්වා තිබෙනවා).


 
ෂන්ට් ක්ලිපරයේදී පෙර නැඹුරු අවස්ථාව බලමු. එවිට, ඩයෝඩයේ ප්‍රතිරෝධය ඉතා කුඩාය (ඕම් කිහිපයකි). ඊට සාපේක්ෂව භාර ප්‍රතිරෝධය අතිවිශාලය. ඒ කියන්නේ පරිපථයේ ධාරාවෙන් අතිශය බහුතර ධාරා ප්‍රමාණයක් දැන් ගමන් කරන්නේ ඩයෝඩය හරහාය. භාරය හරහා ධාරාව ගලා නොයන නිසා භාරය දෙපස ඩ්‍රොප් වන විභවය ශූන්‍ය වේ (ඇත්තටම මෙම අගය 0 නොව 0.7 පමණ වේ); එනම් සංඥාවේ එම අර්ධය කපා හැරියා සේ සැලකිය හැකියි. එවිට පසු නැඹුරුවේදී ඊට විරුද්ධ දෙය සිදු වේ; එනම් සංඥා කොටස ගමන් කරවයි. මෙහිදීද පෙර නැඹුරුවේදී 0.7 වෝල්ට් දක්වා ඩයෝඩය විදුලිය බ්ලොක් කරන නිසා, එම වෝල්ට් ප්‍රමාණයත් භාරය හරහා ගමන් කරනවා (රූපය බලන්න).


 
ඉහත ක්ලිපරයේ අමතර R1 ප්‍රතිරෝධයක්ද තිබේ. එය දැම්මේ ඇයි? ඩයෝඩය පසු නැඹුරු අවස්ථාවේදී නම් එම ප්‍රතිරෝධය තිබුණත් නැතත් වෙනසක් නැත. එහෙත් පෙර නැඹුරු කළ විට ප්‍රශ්නයක් ඇති වෙනවා මෙම රෙසිස්ටරය නැති විට. ඊට හේතුව ඩයෝඩය පෙර නැඹුරු කර ඇති විට ඒ හරහා විශාල ධාරාවක් ගලා ගොස් ඩයෝඩය පිලිස්සීමට ඉඩ තිබෙනවා (විශේෂයෙන්ම VIN හි අගය විශාල නම්). ඇත්තටම මෙතැන තරමක් සිතීමට දෙයක් තියෙනවා. එනිසා ඒ ගැන වැඩිපුර විමසා බලමු.

සිතන්න ඉන්පුට් කරන වෝල්ටියතාව (VIN) වෝල්ට් 4ක් කියා. එහෙත් ඩයෝඩය දෙපස හැමවිටම රැඳෙන්නේ වෝල්ට් 0.7කි. RL වලින් නිරූපණය කරන භාරය තිබුණත් නැතත් මෙම වෝල්ටියතාව වෙනස් නොවේ. මෙම භාර ප්‍රතිරෝධයේ අගය වෙනස් වුවත් තත්වය වෙනස් නොවේ. ඒ කියන්නේ කර්චොෆ් වෝල්ටියතා නියමය අනුව මෙහි යම් විසංවාදයක් තිබෙනවා නේද? කර්චොෆ් වෝල්ටියතා නියමය අනුව, මෙම වෝල්ට් 4ම රැඳිය යුත්තේ ඩයෝඩ අග්‍ර දෙපසයි. එහෙත් ඩයෝඩයට වෝල්ට් 0.7 ට වඩා රඳවා ගන්නට බැරිය. මේ කොන්දේසි දෙක එකිනෙකට පෑහෙන්නේ නැහැ නේද? ඒ කියන්නේ පරිපථ/විද්‍යා නියමයන් බිඳ වැටෙනවාද? නැත. ඊට හේතුව ඉන්පුට් වෝල්ටියතාව සපයන බැටරියේ (හෝ වෝල්ටියතා ප්‍රභවයේ) තිබෙන අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය කරලියට පැමිණීමයි.

සාමාන්‍ය පරිපථවලදී මෙම අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය අමතක කර දැමුවත්, ඉහත අවස්ථාව වැනි විසංවාදී අවස්ථාවල අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයයි විසංවාදය දුරු කරන්නට උදව් වෙන්නේ. ඒ කොහොමද බලමු. සැපයුම් විභවය සමග ශ්‍රේණිගතවයි එහි අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය තිබෙන්නේ. සාමාන්‍යයෙන් මෙම අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය ඉතාම කුඩාය (එනිසානෙ එය බොහෝවිට අමතක කර සිටින්නෙත්). අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධයද දක්වමින් (හා R1 ප්‍රතිරෝධය නොමැතිව) ඉහත ක්ලිපරය පහත ආකාරයට ඇඳිය හැකියි.
 


දැන් අප උදාහරණයට ගත් සැපයුම් විභවයේ වෝල්ට් 4න් 0.7ක් ඩයෝඩය දෙපස රැඳෙන අතර, ඉතිරි 3.3ක ප්‍රමාණය අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය (Rinternal) දෙපස අනිවාර්යෙන්ම රැඳේ. මෙයින් විසංවාදය සමනය වේ (එනම්, ඩයෝඩය දෙපස 0.7 රැඳෙන ගමන්ම කර්චොෆ්ගේ වෝල්ටියතා නියමයද තෘප්ත වේ). එහෙත් තවදුරටත් ගණනය ඉදිරියට කරගෙන යමු. දැන් අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය දෙපස වෝල්ට් 3.3ක් ඩ්‍රොප් වේ. එම ප්‍රතිරෝධයේ අගය මිලිඕම් 100 යැයි සිතමු. එවිට, ඕම් නියමය අනුව අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය හරහා ගලා යන ධාරාව 3.3/0.1 = 33 Amp වේ. මෙම අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය හරහා යන ඈම්ප් 33 ධාරාවම තමයි එම පරිපථයේ ඉදිරියටත් ගමන් කරන්නේ. ඒ කියන්නේ ඩයෝඩය හරහාද මෙම ධාරාව ගමන් කරනවා. මේසා විශාල ධාරාවක් ඩයෝඩය හරහා යන විට, එය පිලිස්සිය හැකියි නේද (මොකද සංඥා ඩයෝඩවල IF අගය සාමාන්‍යයෙන් කුඩාය)?

එවිට එම අධික ධාරාව ගලා ගොස් ඩයෝඩය පිලිස්සී යෑම වැලැක්වීමටයි එම R1 ප්‍රතිරෝධය තිබෙන්නේ. දැන් R1 ප්‍රතිරෝධය දැමූ විට ගලා යන ධාරාව පාලනය වෙනවා. දැන් R1 හා Rinternal යන ප්‍රතිරෝධක දෙක ශ්‍රේණිගතව පවතිනවා. එහෙත් R1 ට සාපේක්ෂව Rinternal ඉතාම ඉතා කුඩාය. එනිසා මේ දෙකෙහි සමක අගය ලෙස R1 හි අගයම ගත හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, R1 අගය ඕම් 100 නම්, ධාරාව 3.3/100 = 33mA දක්වා අඩු වේ.

සාමාන්‍යයෙන් මෙම R1 අගය කුඩා විය යුතුය. පෙර නැඹුරුවේදී ඩයෝඩය හරහා ගලා යන අධික ධාරාව අඩු කිරීමට ප්‍රමාණවත් තරමේ ප්‍රතිරෝධ අගයක් එහි තිබිය යුතුය. ඩයෝඩය පසු නැඹුරු විට, මෙම ප්‍රතිරෝධය හා භාර ප්‍රතිරෝධය අතර විභව බෙදුම් පරිපථයක් ඇති වෙනවා. ඉතිං, මෙම ප්‍රතිරෝධය විශාල වන විට භාරයට ලැබෙන වෝල්ටියතාව අඩු වෙනවා. එය වැලැක්වීමට නම්, භාර ප්‍රතිරෝධයට වඩා R1 ඉතා කුඩා විය යුතුයි (R1 << RL).

සටහන
  ඇත්තෙන්ම ඉහත සඳහන් කළ ආකාරයට ආරක්ෂිත උපක්‍රමයක් වශයෙන් සුදුසු අගයකින් යුතු රෙසිස්ටරයක් දැමීම ඉතා හොඳ පරිපථ සැලසුම්කරණ පුරුද්දකි. මෙතැන පමණක් නොව, පරිපථ සැලසුම්කරණයේදී නොයෙක් අවස්ථාවල මෙම ක්‍රමය අනුගමනය කිරීමට සිදු වෙනවා.

යම් උපාංගයක් පරිපථය තුළ විවිධ අවස්ථාවන්ට මුහුණ දෙනවා. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත රූපයම සලකන්න. එහි ඩයෝඩය පසු නැඹුරු විට කිසිදු ධාරාවක් ගලා යන්නේ නැත. එය පෙර නැඹුරු වූ විට ධාරාවක් ගලා යනවා. පරිපථ නිර්මාණකරුවා වශයෙන් ඔබ ඒ සෑම උපාංගයක් ගැනම හැම පැතිකඩකින්ම සිතිය යුතුයි (ඇත්තටම මෙය සිතන තරම් පහසුද නැත; බොහෝ අමතකවීම්/අතපසු වීම් සිදුවන අවස්ථාවකි). එවිට, එක් එක් උපාංගය ක්‍රියාත්මක වන විවිධ ආකාර ගැන සිතිය යුතුයි. ඒ සෑම ආකාරවලදීම ඒ තුලින් ගලා යන ධාරාව හා වෝල්ටියතාවන් සුදුසු අගයන්ගෙන් තිබේදැයි විමසිලිමත් විය යුතුය. ඉහත උදාහරණයේදී සිදු කළේ එයයි. ඩයෝඩය පසු නැඹුරුවේදී ගැටලුවක් නැති වුවත්, පෙර නැඹුරුවේදී අධික ධාරාවක් ගලා යෑම නිසා ඩයොඩය පිලිස්සීමට ඉඩ තිබෙන නිසා, එය වැලැක්වීමට උපක්‍රමයක් යෙදිය යුතුය.

තවද, සැපයුම් විභවය හා යම් උපාංගයක් දෙපස කුමන හේතුවක් නිසා හෝ රැඳිය යුතු විභවය අතර වෙනස්කමක් පවතී නම් විසංවාදයක් ඇති වේ (එනම් කර්චොෆ් නියමය අවලංගු වේ). සමහරවිට අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය යොදාගෙන එම විසංවාදය සමනය වන ආකාරයට තර්ක කළද හැකියි. එසේ කළත් එය ප්‍රායෝගික විසඳුමක් නොවන බව ඉහත උදාහරණයෙන්ද පෙනුනා (ඒ කියන්නේ අභ්‍යන්තර ප්‍රතිරෝධය මඟින් විසංවාදය නිරාකරණය කළත්, උපාංගය පිලිස්සී යෑම වැලකෙන්නේ නැහැනෙ). එනිසා, මෙවැනි විසංවාදී අවස්ථාවක් මතුවන ඕනෑම විටක, එම විසංවාදය ප්‍රායෝගිකව සමනය කරන්නට සුදුසු අගයකින් යුතු රෙසිස්ටරයක් දැමිය හැකියි.

ඩයෝඩය යොදන දිශාව අනුව, ඉහත ක්‍රම දෙකෙන්ම සංඥාවේ ධන අර්ධය හෝ ඍණ අර්ධය පමණක් ක්ලිප් කළ හැකියි. තරංගයේ ධන පැත්තෙන් නම් ක්ලිප් වෙන්නේ එය positive clipper ලෙසද, ක්ලිප් වෙන්නේ ඍණ පැත්තෙන් නම් එය negative clipper ලෙසද හැඳින්විය හැකියි. සීරීස්, පැරලල් යන ක්‍රම දෙකත්, පොසිටිව්, නෙගටිව් ක්‍රම දෙකත් නිසා පහත ආකාරයට මූලිකව 4 ආකාරයක ක්ලිපර් පරිපථ සෑදිය හැකියි.


 
ඉහත දැක්වූ ක්ලිපර් වර්ග 4 ප්‍රධාන ඒවාය. මෙම පරිපථවල යොදන ඩයෝඩයන් බයස් කිරීමෙන් ක්ලිප් වන වෝල්ටියතා මට්ටම වෙනස් කළ හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස පහත ඇති බයස් කරපු ක්ලිපර් පරිපථය බලන්න.



මෙහිදී ඩයෝඩය VBIAS අගයෙන් යුත් බැටරියකින් (වෝල්ටියතාවකින්) බයස් කර ඇත. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ක්ලිප් වෝල්ටියතා අගය වෙනස් වේ. මෙය පොසිටිව් ක්ලිපරයක් නිසා බයස් කරපු වෝල්ටියතාව VBIAS+0.7 ලෙස අවුට්පුට් තරංගයේ පෙන්වා තිබෙනවා. ඒ අනුව මෙම ක්ලිපරය biased positive clipper ලෙස හැඳින්විය හැකියි. එලෙසම පහත ආකාරයේ විවිධාකාරයේ බයස්ඩ් ක්ලිපර් සෑදිය හැකියි.



මීටත් අමතරව තවත් වෙනස්කම් සහිත ක්ලිපර් පරිපථ සෑදිය හැකියි. උදාහරණයක් ලෙස, ඉහත පරිපථ සියල්ලෙහිම බැටරිවල ධන ඍණ මාරු කළ විට ලැබෙන්නේ තවත් වෙනස්ම ක්ලිපර් පරිපථ 4කි. ඒවායේ අවුට්පුට් තරංගයේ හැඩය කුමක් වේවිදැයි ඔබටම විග්‍රහ කරගත හැකියි දැන්.

තවද, එකවිට ක්ලිපර් දෙකක් යොදා සංයුක්ත ක්ලිපරයක් (combined clipper) නිර්මාණය කරගත හැකියි. බොහෝවිට සංයුක්ත ක්ලිපරයේ තිබෙන්නේ බයස්ඩ් ක්ලිපර් දෙකකි. සංයුක්ත ක්ලිපරයේ ඇති ක්ලිපර් දෙකේ බයස් වෝල්ටියතා අගයන් සමාන හෝ අසමාන විය හැකියි.


බයස් නොකරපු දෙකක් සංයුක්ත කිරීමෙන් ප්‍රයෝජනවත් ප්‍රතිඵලයක් නොලැබේ. ඊට හේතුව පහත රූපය බැලූ විට පෙනේ. එනම් අපට ලැබෙන්නේ තරංග අර්ධ දෙකම කැපී ගිය කිසිම ප්‍රයෝජනයක් නැති තරංගයකි. එනිසා සංයුක්ත ක්ලිවරයක් යොදන විට, අඩුම ගානේ එක් ඩයෝඩයක්මත් බයස් කිරීමට සිදු වෙනවා.



සෙනර් ඩයෝඩ් යොදාගෙනද ක්ලිපර් සෑදිය හැකියි. සෙනර් හා සාමාන්‍ය ඩයෝඩ මිශ්‍ර කරමින්ද ක්ලිපර් සෑදිය හැකියි. ඇත්තටම මෙලෙස පරිපථ සෑදීම පහසු වැඩක් එම ඩයෝඩවල ක්‍රියාකාරිත්වය හොඳින් දන්නේ නම්.

ක්ලිපරයක භාවිතාවන් කිහිපයක් ඇත. සංඥා හැඩය වෙනස් කිරීම (waveform shaping) ඉන් එකකි. ක්ලිපරයකට ඉන්පුට් කරන සංඥා හැඩයට වඩා වෙනස් හැඩයක් ඉන් පිට වෙන්නේ (උඩින් යටින් සංඥා කොටස් කපා හරිමින්). පරිපථය හරහා ඕවර්වෝල්ටේජ්/ස්පයික් (කෙටි කාලීන ඉහල වෝල්ටියතාවන්) ගමන් කිරීම වැලැක්වීම ක්ලිපරයක තවත් භාවිතාවක්. ස්පයික් එකේ අහිතකර මට්ටමේ වෝල්ටියතා මුදුන් ක්ලිපරයෙන් කපා දමා පරිපථයේ උපාංග ඉන් ආරක්ෂා කරනවා.

Freewheel Diodes

ඇත්තටම මේවා විශේෂ ඩයෝඩ වර්ගයක් නොව, ඩයෝඩයක් මඟින් යම් පරිපථ කොටසක් හෝ යම් ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංගයක් ආරක්ෂා කිරීමට යොදා ගන්නා ක්‍රමයකි. ඒ කියන්නේ යම් ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපාංගයක් දෙපසට හෝ යම් පරිපථ කොටසක් දෙපසට සුදුසු දිශාවකට ඩයෝඩයක් සමාන්තරගතව සවි කළ හැකියි එම උපාංගයේ යම් අහිතකර තත්වයන් පාලනය කිරීමට. මෙවැනි අරමුණකින් එවැනි ආකාරයට ඩයෝඩයක් සවි කළ විට, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ් නමින් ඒ ඩයෝඩය හැඳින්විය හැකියි.



දෙවැනි ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස් පොතෙහිද පෙන්වා දුන් ඉන්ඩක්ටිව් කික් වැලැක්වීමට යෙදූ ස්නබර් පරිපථය ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයකට හොඳම උදාහරණයකි (ඉහත රූපයේ වම් කොටස). සාමාන්‍යයෙන් මෙවැනි ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයක් යොදන්නේ පරිපථයේ සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයේදී ඩයෝඩයේ බලපෑම පරිපථයට නොදැනෙන, නමුත් වෙනත් අවස්ථාවකදී ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයේ බලපෑම පරිපථයට දැනෙන විදියටයි. මේ විදියට හැසිරීමට නම්, පරිපථයේ සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයේදී ධාරාව ගමන් කරන දිශාවට විරුද්ධ දිශාවට පවතින සේ (එනම්, පසුනැඹුරු වන සේ) ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය සවි කරන්නට සිදු වේ. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත ස්නබර් එකේ ඩයෝඩය පරිපථයේ සාමාන්‍ය ධාරාව ගමන් කරන දිශාවට විරුද්ධවයි සවි කර තිබෙන්නේ. එවිට, පරිපථයේ සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයේදී ඩයෝඩය හරහා විදුලියක් ගමන් නොකරන නිසා, ඩයෝඩය එතැන තිබෙන බවක් පරිපථයට නොදැනේ. එහෙත් පරිපථය ඕෆ් කළ ගමන් ඉන්ඩක්ටිව් කික්බැක් එක නිසා, විශාල විදුලි ධාරාවක් ගලා යෑමට හදන විට, අර නිශ්ශබ්දව සිටි ඩයෝඩය එකවර කරලියට පැමිණේ.

ඉහත රූපයේම දකුණු පැත්තේ පෙන්වා තිබෙනවා ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩවල තවත් ප්‍රයෝජනයක්. සමහර අර්ධසන්නායක උපාංග තිබෙනවා ඒවායේ අග්‍ර දෙකක් අතර යම් දිශාවක් ඔස්සේ ලොකු විභවයක් නොපැවතිය යුතු. උදාහරණයක් ලෙස ඉහත උදාහරණයම ගමු. මෙහි ෆෙට් ට්‍රාන්සිස්ටරයක් ඇත. එහි පෙන්වා ඇති අග්‍ර දෙකෙහි "යට අග්‍රයේ" සිට "උඩ අග්‍රයට" වෝල්ට් 1කට වඩා බැරිවෙලාවත් පිහිටියොත් ට්‍රාන්සිස්ටරය පිලිස්සී යනවා යැයි සිතමු. එවිට ඉහත ආකාරයට ඩයෝඩයක් සවි කිරීමෙන් හැමවිටම මෙම අග්‍ර දෙක අතර විභවය ඩයෝඩයේ උපරිමව 0.7ට පවත්වාගනී. තවද, සාමාන්‍යයෙන් එම ට්‍රාන්සිස්ටරය හරහා ධාරාව යන්නේ උඩ අග්‍රයේ සිට යට අග්‍රයටයි. එම සාමාන්‍ය ක්‍රියාකාරිත්වයට ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය බලපෑමක් එල්ල කරන්නේ නැහැ මොකද එම දිශාවට ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය පසුනැඹූරුව පවතින නිසා.

තවත් ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ යොදන තැනක් සූර්යකෝෂ පැනල්වලදී හමු වේ. සූර්යපැනලයක් සාදා තිබෙන්නේ කුඩා සූර්යකෝෂ ගණනාවක් ශ්‍රේණිගතව හා සමාන්තරගතව එකිනෙකට සම්බන්ධ කිරීමෙනි. මේ කෝෂ සියල්ලම එකම ආකාරයෙන් වැඩ කරන්නේ නැත. සමහර කෝෂවලට සෙවනැලි වැටී ඒවායෙන් අඩු විදුලි ප්‍රමාණයක් නිපදවීමට පුලුවන්. එහෙමත් නැතිනම්, සමහර කෝෂවල දෝෂ (fault) හටගෙන තිබෙන්නට පුලුවන්. මේ ආදී නොයෙක් හේතු නිසා එක් එක් කෝෂවලින් නිපදවන විදුලි ප්‍රමාණයන් වෙනස් විය හැකියි.

මෙලෙස යම් සූර්යකෝෂයක මන්දක්‍රියාකාරිත්වය හෝ අක්‍රියවීම නිසා ඊට සම්බන්ධ අනෙක් කෝෂවල විදුලිය සූර්ය පැනලයෙන් ඉවතට ලබා දීමට නොහැකි තත්වයක් ඇති කළ හැකියි (හරියට පාර මැද විශාල ඇක්සිඩන්ට් එකක් වෙලා මුලු පාරම වසා ගෙන සිටිනවා වාගේ). සෑම කෝෂයක් සමගම සමාන්තරගතව ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයක් සවි කළ විට, මෙම ප්‍රශ්නයට විසඳුමක් ලැබේ. එනම්, යම් කෝෂයක් අක්‍රිය වූ විට, ඊට පිටුපසින් ඇති කෝෂවල විදුලිය අක්‍රිය කෝෂයට සමාන්තරගතව සම්බන්ධ කර ඇති ඩයෝඩය හරහා එලියට ගමන් කරයි. එහෙත් තනි තනි කෝෂයට ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ සවිකිරීම වියදම් අධික නිසා, බොහෝවිට කෝෂ කිහිපයකින් සැදුම්ලත් කුඩා ඒකක හරහා මෙය සිදු කළ හැකියි (පහත රූපය).


 
ඉහත රූපයේ ඒකක 4ක් ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ් යොදාගෙන ඇති අයුරු දැක්වේ. මේ එක් එක් ඒකකයක් තුළ සූර්යකෝෂ කිහිපයක් ඇති බව කුඩා කොටුවලින් නිරූපණය කෙරේ. සූර්යපැනලවලදී, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය බයිපාස් ඩයෝඩය ලෙසද හඳුන්වනවා. දැන් A ඒකකය අක්‍රිය වූයේ නම්, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩ නොමැති වුවොත් B ඒකකයේ නිපදවෙන විදුලිය පිට කිරීමට මාර්ගයක් නැතිව යනවා. එහෙත් A ට සම්බන්ධ ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය නිසා B හි විදුලිය එම ඩයෝඩය හරහා පිටතට ලබා දිය හැකියි.

ඊට අමතරව රූපයේ පෙන්වා ඇති ලෙසම, බ්ලොකිං ඩයෝඩ නමින්ද ඩයෝඩ භාවිතා කර තිබෙනවා. එහි අරමුණ ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩවලට වඩා වෙනස්ය. A හා B දෙක එක් ශාකාවක් (branch) ලෙසද, C හා D දෙක තවත් එක බ්‍රාන්ච් එකක් ලෙසද පවතිනවා. කුමන හේතුවක් නිසා හෝ එක් ශාකාවක වෝල්ටියතාව අනෙකට වඩා වැඩි වූවොත් ඉන් වැඩි වෝල්ටියතා ශාකාවේ විදුලියෙන් අඩු වෝල්ටියතා ශාකාව ඔස්සේ වොල්ටියතා පාතනයක් ඇති කළ හැකියි. තවද, සූර්යාලෝකය තිබෙන විට ජනිතවන විදුලිය සාමාන්‍යයෙන් පැනලයට සම්බන්ධ බැටරියක් චාජ් කෙරෙනවා. සූර්යාලෝකය නැති විටදී මෙම කෝෂ අක්‍රියයි. එවිට, මෙම බැටරියේ විදුලිය සූර්යකෝෂ හරහා ගමන් කිරීමට හදනවා. මේ දෙකම වැලැක්වීමටයි ඉහත බ්ලොකිං ඩයෝඩ එක් එක් ශාකාවට එක බැගින් යොදා තිබෙන්නේ.

එක් එක් ශාකාවන් අනෙක් ශාකාවන්ගෙන් වෙන් කරන නිසා බ්ලොකිං ඩයෝඩයම isolation diode ලෙසද හැඳින්විය හැකියි. ශාකාව සමග ශ්‍රේණිගතව සම්බන්ධ කර තිබෙන නිසා, එයම series diode ලෙස හැඳින්විය හැකියි. බ්ලොකිං ඩයෝඩය සීරීස් ඩයෝඩය ලෙස හඳුන්වන නිසාම, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය කෝෂ/ඒකක සමග සමාන්තරගතව සම්බන්ධ කර ඇති නිසා, ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩය shunt හෝ parallel diode ලෙසද හැඳින්විය හැකියි.

ඉහත උදාහරණ තුන මතක තබා ගන්න. එවැනි ආරක්ෂිත ක්‍රියාකාරිත්වයක් අවශ්‍ය තැන්වලට ෆ්‍රීවීල් ඩයෝඩයක් දැමිය හැකි බව පෙනෙනවා නේද?

ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් (electronics) ...
Read More »