Qual é o papel do diodo D1 neste circuito gerador de rampa?

O circuito abaixo é um gerador de rampa usado em fontes de alimentação comutadas para gerar um sinal de dente de serra para compensação, mas eu realmente não entendo qual é o papel do diodo D1 no circuito ??

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

O diodo é responsável pela queda rápida do dente de serra.

Quando a tensão de entrada é alta, o capacitor (C1) é carregado através do resistor e o diodo está desligado. Quando a tensão de entrada baixa novamente, o diodo liga e a carga flui do capacitor para a entrada. O diodo conduz muito melhor que o resistor, portanto a tensão do capacitor cai mais rapidamente. Se você retirar o diodo, receberá uma onda triangular. Então você pode dizer que o diodo corta a segunda metade do triângulo.

Como outros já mencionaram, isso não causará uma grande onda de dente de serra, mas às vezes é perto o suficiente.

Notas mais avançadas: O circuito RC produz tecnicamente um decaimento exponencial, não uma inclinação linear. Mas a onda quadrada é alta apenas para ~ 8.3us, e a constante de tempo do circuito RC é ~ 15.2us. O aumento durante a primeira metade de uma constante de tempo é bastante linear:

Uma onda quadrada não é a melhor fonte para isso. O que você quer é um pulso de ciclo de serviço pesado. Uma onda quadrada fornecerá uma parte longa e plana após a aresta de queda:

Estou presumindo que a entrada no circuito seja uma onda retangular e que as formas de forma de onda de saída sejam aproximadamente de dente de serra na natureza.

Um sinal de dente de serra se parece com isso: -

E você não pode emitir um sinal de dente de serra razoável a partir de apenas um resistor e um capacitor, porque a taxa de carga e a taxa de descarga do capacitor são iguais e você obtém uma onda triangular "próxima" como esta: -

Observe que a taxa de carga e a taxa de descarga são idênticas. Portanto, para obter uma onda dente de serra, é necessário descarregar o capacitor muito mais rápido do que o carregado, portanto, quando a onda de entrada fica baixa, o capacitor descarrega muito mais rapidamente através do diodo.

Vamos tentar analisar este circuito.

Você não diz qual é a amplitude ou o viés da sua onda quadrada. Vamos supor que você tenha uma onda quadrada unipolar entre 0 e 10 volts. Vamos supor também que a fonte de tensão é ideal.

Vamos supor por enquanto que imediatamente antes de t = 0 tudo estava em 0 e que em t = 0 a onda quadrada vai para 10 volts.

$\frac{1}{120\times10^3}$

$\frac{10}{39*10^3}$

$\frac{10}{39*10^3}\times\frac{1}{120*10^3} = \frac{V_\mathrm{peakin}}{4.68\times10^9}$$\frac{\frac{10}{4.68\times10^9}}{0.39\times10^{-9}} = \frac{10}{1.8252} \approx 5.47$

$10 \times (1 - e^{-\frac{\frac{1}{120\times10^3}}{39 * 10^3 \times 0.39 \times 10^-9 }}) \approx 4.22$

Agora a fonte volta ao zero. O diodo agora está sujeito a um avanço de 4,22 volts. Isso resultará em uma grande corrente direta.

$V=0.67I+0.95$

Portanto, temos uma corrente muito grande no diodo, isso descarregará rapidamente o capacitor. Uma regra prática é que um capacitor é quase completamente descarregado após 5 constantes de tempo. Com uma resistência efetiva de cerca de 0,67 ohm, nossa constante de tempo é de 0,26 nanossegundos; portanto, dentro de alguns nanossegundos, o capacitor será praticamente descarregado.

No entanto, o diodo não pode descarregar o capacitor para zero, pois a corrente cairá rapidamente, pois a tensão cai por 0,7 volt ou mais. Neste ponto, teremos apenas a descarga lenta do resistor.

Portanto, temos uma inclinação ascendente levemente não linear, seguida de uma descida muito rápida de 0,7 volts causada pelo diodo e, em seguida, uma queda gradual até o próximo pulso. Em outras palavras, temos uma aproximação grosseira de uma onda dente de serra.