یکسوساز

یکسوساز، یکسوکننده یا رِکتیفایِر ( به انگلیسی: Rectifier ) وسیله ای است که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند.
یکسوساز، یک مدار است که معمولاً در آن، چهار دیود ( پل دیودی ) به کار رفته است. دیود، جریان را تنها در یک سو عبور می دهد. در یکسوسازهای پیش رفته، گاهی به جای دیود از تریستور، ماس فت، یا آی جی بی تی استفاده می شود.
یکسوساز تک فاز، بسته به کاربرد و اهمیت، معمولاً شامل یک، دو یا چهار نیم رسانای یکسوساز غیرقابل کنترل مانند دیود، یا یکسوساز قابل کنترل مانند تریستور است.
برای کاهش تَمَوُج ( به انگلیسی: Ripple ) یا نوسانات ناخواسته ولتاژ خروجی مدار، یک خازن موازی و برای کاهش نوسانات جریان خروجی، یک سلف سری به مدار اضافه می شود.
استفاده از یکسوسازهای سه فاز یکی از راه های کاهش ریپل خروجی است. با اضافه شدن تعداد فاز، تعداد یکسوکننده های نیم رسانای مدار هم اضافه خواهد شد.
در یکسوسازهای قابل کنترل پیشرفته، از مدار مجتمع ( آی سی ) استفاده می شود.
یکسوسازهای جدید، به روش سوئیچینگ کار می کنند؛ ابتدا با تبدیل ولتاژ متناوب ورودی به ولتاژ مستقیم تنظیم نشده با یکسوساز دیودی ساده، و سپس کلیدزنی ( سوئیچینگ ) این ولتاژ به روش پی دبلیواِم و فیلتر کردن آن، به ولتاژ مستقیم تنظیم شده ( به انگلیسی: Regulated ) موردنظر می رسند.
یکسوسازها کاربرد فراوان دارند؛ مثلاً به عنوان اجزای منبع تغذیه جریان مستقیم و سیستم های انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا استفاده می شوند.
در یکسوساز نیم موج نیم سیکل از امواج ورودی عبور می کند و نیم سیکل دیگر، کامل حذف می شود. به عبارت دیگر، وقتی ولتاژ ورودی بزرگتر از صفر است جریان از دیود عبور می کند و در خروجی ظاهر می شود و وقتی کوچکتر از صفر می شود، جریان از دیود عبور نمی کند.
V d c = V p e a k π
در اینجا:
Vdc یا Vav - ولتاژ خروجی DC یا متوسط،
Vpeak، مقدار قله ولتاژهای ورودی فاز،
Vrms، ریشه میانگین مربع ( RMS ) مقدار ولتاژ خروجی.
در یکسوساز تمام موج هیچ کدام از سیکل های ورودی حذف نمی شوند و از راه پل دیود هر دو نیم سیکل ( به انگلیسی: Cycle ) یکسو می شوند. به عبارتی دیگر با تغییر قطب ورودی، قطب خروجی تغییر نمی کند.
V d c = 2 V p e a k π
قبل از توسعه یکسوسازهای نیم رسانای سیلیکونی، از دیود های ترمویونیک لامپ خلاء و پشته های یکسوساز فلزی مبتنی بر اکسید مس یا سلنیوم استفاده می شد. با معرفی الکترونیک نیم رسانا، یکسوسازهای لامپی کنار گذاشته شدند.

یکسوساز (شبکه عصبی). در چاچوب شبکه عصبی مصنوعی، یکسوساز یک تابع فعال سازی که به صورت
f ( x ) = x + = max ( 0 , x ) ,
تعریف شده که در آن x ورودی یک نورون است. [ ۱] این تابع به تابع شیب نیز شناخته می شود و قابل مقایسه با یکسوساز نیم موج در مهندسی برق است. در سال 2000 در مقاله ای در نیچر این تابع فعال سازی با انگیزه های زیست شناسی و توجیه ریاضی قوی توسط هانلوزر و همکاران ارائه شد. این تابع در شبکه های عصبی پیچشی به صورت بهینه تری نسبت به تابع لجستیک سیگموئید ( که بر اساس نظریه احتمالات الهام گرفته شده است. برای اطلاعات بیشتر به رگرسیون لجستیک مراجعه شود ) و تابع مشابه ولی کاربردی تر تانژانت هذلولوی استفاده شده است. یکسوساز در حال حاضر از پرطرفدارترین توابع فعال سازی برای شبکه های عمیق است. [ ۲]
به واحدی که از تابع یکسوساز استفاده می کند واحد یکسو شده ی خطی ( ReLU ) نیز می گویند.
واحدهای یکسو شده ی خطی در بینایی کامپیوتر و بازشناسی گفتار توسط شبکه های عمیق کاربرد دارند. [ ۳] [ ۴]
واحدهای یکسو شده ی خطی می توانند تعمیم داده شوند تا شامل یک نویز گاوسی باشد.
f ( x ) = max ( 0 , x + Y ) ، با داشتن Y ∼ N ( 0 , σ ( x ) )
واحدهای یکسو شده ی نویز دار در ماشین های محدود شده ی بلتزمن با موفقیت نسبی برای وظیفه های بینایی کامپیوتر استفاده شده اند.
این واحدها یک شیب نا صفر را در هنگامی که واحد فعال نیست عبور می دهند.
f ( x ) = { x if  x > 0 0. 01 x otherwise
واحد یکسو شده ی پارامتردار این ایده را با در نظر گرفتن ضریب نشت به عنوان یک پارامتر قابل یادگیری همراه بقیه ی پارامترهای شبکه های عصبی کامل تر می کنند.
f ( x ) = { x if  x > 0 a x otherwise
توجه شود که برای a ≤ 1 ، عبارت بالا معادل است با
f ( x ) = max ( x , a x )
و از این رو با شبکه های مکس اوت ربط دارند. [ ۵]
واحد خطی خطای گاوسی ( GELU ) یک واحد تقریب هموارکننده است[ ۶] :
f ( x ) = x ⋅ Φ ( x )
که Φ ( x ) تابع توزیع تجمیعی برای توزیع نرمال استاندارد است.
این تابع نیز یک واحد تقریب هموار است:
f ( x ) = x ⋅ sigmoid ⁡ ( x )
که sigmoid ( x ) تابع سیگموئید است.
یک تقریب هموار برای یکسوساز تابع تحلیلی زیر است