A Clamper áramkör olyan áramkör, amely egy váltakozó áramú jelhez egyenáramú szintet ad. Tulajdonképpen a jelek pozitív és negatív csúcsai a szorító áramkörök segítségével a kívánt szintre helyezhetők. Mivel az egyenáramú szint eltolódik, a clamper áramkört szintváltónak nevezik.
A clamper áramkörök energiatároló elemekből, például kondenzátorokból állnak. Egy egyszerű clamper áramkör egy kondenzátorból, egy diódából, egy ellenállásból és szükség esetén egy egyenáramú akkumulátorból áll.
Clamper Circuit
A Clamper áramkör úgy definiálható, mint egy diódából, egy ellenállásból és egy kondenzátorból álló áramkör, amely a hullámformát egy kívánt egyenáramú szintre tolja el anélkül, hogy megváltoztatná az alkalmazott jel tényleges megjelenését.
In order to maintain the time period of the wave form, the tau must be greater than, half the time period (discharging time of the capacitor should be slow.)
$$\tau = Rc$$
Where
- R is the resistance of the resistor employed
- C is the capacitance of the capacitor used
The time constant of charge and discharge of the capacitor determines the output of a clamper circuit.
-
In a clamper circuit, a vertical shift of upward or downward takes place in the output waveform with respect to the input signal.
-
The load resistor and the capacitor affect the waveform. So, the discharging time of the capacitor should be large enough.
The DC component present in the input is rejected when a capacitor coupled network is used (as a capacitor blocks dc). Hence when dc needs to be restored, clamping circuit is used.
Types of Clampers
There are few types of clamper circuits, például
- Pozitív clamper
- Pozitív clamper pozitív $V_r$-val
- Pozitív clamper negatív $V_r$-val
- Negatív Clamper
- Negatív clamper pozitív $V_{r}$
- Negatív clamper negatív $V_{r}$
Menjünk végig rajtuk részletesen.
Pozitív clamper áramkör
A clamping áramkör visszaállítja az egyenáramszintet. Ha a jel negatív csúcsát a nulla szint fölé emeljük, akkor a jelet pozitívan kapcsoltnak mondjuk.
A pozitív Clamper áramkör egy diódából, egy ellenállásból és egy kondenzátorból áll, és a kimeneti jelet a bemeneti jel pozitív részéhez tolja. Az alábbi ábra egy pozitív clamper áramkör felépítését magyarázza.
A bemenet megadásakor a kondenzátor kezdetben még nincs feltöltve, és a dióda fordított előfeszítésű. A kimenetet ebben az időpontban nem vesszük figyelembe. A negatív félciklus alatt, a csúcsértéknél a kondenzátor negatívan töltődik az egyik lemezen és pozitívan a másik lemezen. A kondenzátor most a $V_{m}$ csúcsértékére van feltöltve. A dióda előrefelé előfeszített és erősen vezet.
A következő pozitív félciklus során a kondenzátor pozitív Vm-re töltődik, míg a dióda visszafelé előfeszített és nyitott áramkörbe kerül. Az áramkör kimenete ebben a pillanatban
$$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$$
A jel tehát a fenti ábrán látható módon pozitívan kapcsolt. A kimeneti jel a bemenet változásainak megfelelően változik, de a kondenzátor töltésének megfelelően eltolja a szintet, mivel hozzáadja a bemeneti feszültséget.
Pozitív kapcsolt áramkör pozitív Vr-vel
A pozitív kapcsolt áramkört, ha valamilyen pozitív referenciafeszültséggel előfeszítjük, ez a feszültség hozzáadódik a kimenethez, hogy megemelje a kapcsolt szintet. Ezt felhasználva a pozitív referenciafeszültségű pozitív clamper áramköre az alábbiak szerint épül fel.
A pozitív félciklus alatt a referenciafeszültséget a kimeneten lévő diódán keresztül alkalmazzák, és ahogy a bemeneti feszültség nő, a dióda katódfeszültsége az anódfeszültséghez képest nő, és így megszűnik a vezetés. A negatív félciklus alatt a dióda előrefeszített lesz, és elkezd vezetni. A kondenzátoron keresztüli feszültség és a referenciafeszültség együttesen fenntartja a kimeneti feszültségszintet.
Pozitív clamper negatív $V_{r}$
A pozitív clamper áramkör, ha valamilyen negatív referenciafeszültséggel van előfeszítve, ez a feszültség hozzáadódik a kimenethez, hogy növelje a lefogott szintet. Ezt felhasználva a pozitív clamper pozitív referenciafeszültséggel rendelkező áramköre az alábbiak szerint épül fel.
A pozitív félciklus alatt a kondenzátoron átmenő feszültség és a referenciafeszültség együttesen fenntartja a kimeneti feszültségszintet. A negatív félciklus alatt a dióda akkor vezet, amikor a katódfeszültség kisebb lesz, mint az anódfeszültség. Ezek a változások a kimeneti feszültséget a fenti ábrán látható módon alakítják ki.
Negatív Clamper
A negatív Clamper áramkör egy diódából, egy ellenállásból és egy kondenzátorból áll, és a kimeneti jelet a bemeneti jel negatív részébe tolja. Az alábbi ábra egy negatív clamper áramkör felépítését mutatja be.
A pozitív félciklus alatt a kondenzátor feltöltődik a csúcsértékére $v_{m}$. A dióda előrefelé előfeszített és vezet. A negatív félciklus alatt a dióda fordított előfeszítésűvé válik és nyitott áramkörbe kerül. Az áramkör kimenete ebben a pillanatban
$$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$$
A jel tehát a fenti ábrán látható módon negatívan lefogott. A kimeneti jel a bemenet változásainak megfelelően változik, de a kondenzátor töltésének megfelelően eltolja a szintet, mivel hozzáadja a bemeneti feszültséget.
Negatív szorító pozitív Vr-vel
A negatív szorító áramkört, ha valamilyen pozitív referenciafeszültséggel előfeszítjük, ez a feszültség hozzáadódik a kimenethez, hogy megemelje a szorított szintet. Ezt felhasználva a negatív clamper pozitív referenciafeszültséggel rendelkező áramköre az alábbiak szerint épül fel.
Noha a kimeneti feszültség negatívan leszorított, a kimeneti hullámforma egy része pozitív szintre emelkedik, mivel az alkalmazott referenciafeszültség pozitív. A pozitív félciklus alatt a dióda vezet, de a kimenet megegyezik az alkalmazott pozitív referenciafeszültséggel. A negatív félciklus alatt a dióda nyitott áramkörként viselkedik, és a kondenzátoron keresztüli feszültség képezi a kimenetet.
Negatív Clamper negatív Vr-vel
A negatív clamper áramkör, ha valamilyen negatív referenciafeszültséggel van előfeszítve, ez a feszültség hozzáadódik a kimenethez, hogy megemelje a lefogott szintet. Ezt felhasználva a negatív referenciafeszültségű negatív clamper áramköre az alábbiak szerint épül fel.
A dióda katódja negatív referenciafeszültséggel van összekötve, amely kisebb, mint a nulla és az anódfeszültség. Ezért a dióda a pozitív félciklus alatt, a nulla feszültségszint előtt kezd vezetni. A negatív félciklus alatt a kondenzátoron keresztüli feszültség jelenik meg a kimeneten. Így a hullámforma a negatív rész felé lesz szorítva.
Applications
There are many applications for both Clippers and Clampers such as
Clippers
- Used for the generation and shaping of waveforms
- Used for the protection of circuits from spikes
- Used for amplitude restorers
- Used as voltage limiters
- Used in television circuits
- Used in FM transmitters
Clampers
- Used as direct current restorers
- Used to remove distortions
- Used as voltage multipliers
- Used for the protection of amplifiers
- Used as test equipment
- Used as base-line stabilizer