ブリッジ整流と平滑: 交流を直流に
コンデンサを大きくして谷を埋める
薄い曲線はブリッジが整流した山で、太い金色の曲線は平滑コンデンサを通った出力です。コンデンサを大きくすると山と山の間の谷が埋まり、出力はだんだん平らになります。谷がほとんど消える大きさまで、スライダーで大きくしてください。
橋を渡って二つの半周期を集める
ダイオード四つをひし形に組んだものがブリッジです。入力が正のときは向かい合う二つのダイオードがオンになって負荷に一方向へ電流を流し、入力が負のときは残りの二つがオンになります。どちらの場合も負荷を通る電流の向きは同じなので、負の半周期も捨てられずに上へ折り返されます。これが全波整流です。
全波整流、谷が浅く頻繁
半周期一つだけを通す半波整流と違い、全波整流は二つの半周期をどちらも山に変えます。そのため山は入力の二倍の周波数でびっしり並び、山と山の間の谷が短いので、同じコンデンサでもずっとなめらかに整えられます。ただし電流がどちらの経路を通ってもダイオードを二つずつ通るので、山の高さは入力のピークよりダイオード二つ分の降下だけ低くなります。
コンデンサが谷を埋める
出力にはコンデンサを並列につないでおきます。山が上がるときコンデンサはピークまで素早く充電され、山が過ぎて入力が下がると負荷へゆっくり放電して電圧を支えます。次の山がまた満たしてくれるまで持ちこたえるわけです。その間に残る小さな揺れがリプルで、コンデンサが大きいほど放電が遅くてリプルは小さくなり、負荷電流が大きいほどリプルは大きくなります。全波整流と大きなコンデンサを合わせると、ほぼ平らな直流になります。
最初の画面に戻ると
コンデンサが小さいとき、出力は山をなぞって谷で 0 まで落ち込みました。コンデンサを大きくすると、山で満たした電荷が谷をもちこたえ、出力はだんだん平らになりました。その平らさの下には二つのことがあり、ブリッジが負の半周期まで山に折り返して谷を短く頻繁にしたことと、コンデンサがその谷を埋めたことです。B1 の整流が二つの半周期を両方使うように育ち、そこに平滑が加わって電源の前段が完成しました。
次へつながる流れ
ここまでダイオードは、流れの向きを決めたり、切ったり、固定したりしてきました。次のまとまりではさらに一歩進み、小さな入力電流でずっと大きな電流を制御する素子、トランジスタに出会います。最初のユニットでは、BJT が小さなベース電流で大きなコレクタ電流を操る原理から見ていきます。