Een Clamper Circuit is een schakeling die aan een AC signaal een DC niveau toevoegt. In feite kunnen de positieve en negatieve pieken van de signalen op gewenste niveaus worden geplaatst met behulp van de clamping circuits. Omdat het DC-niveau wordt verschoven, wordt een klemschakeling een Level Shifter genoemd.
Klemschakelingen bestaan uit energieopslagelementen zoals condensatoren. Een eenvoudige clamper-schakeling bestaat uit een condensator, een diode, een weerstand en eventueel een gelijkstroombatterij.
Clamper-schakeling
Een clamper-schakeling kan worden gedefinieerd als de schakeling die bestaat uit een diode, een weerstand en een condensator die de golfvorm verschuift naar een gewenst gelijkstroomniveau zonder het eigenlijke uiterlijk van het toegepaste signaal te veranderen.
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, zoals
- Positieve clamper
- Positieve clamper met positieve $V_r$
- Positieve clamper met negatieve $V_r$
- Negatieve clamper
- Negatieve clamper met positieve $V_{r}$
- Negatieve clamper met negatieve $V_{r}$
Laten we ze eens in detail doornemen.
Positieve klemschakeling
Een klemschakeling herstelt het DC-niveau. Wanneer een negatieve piek van het signaal tot boven het nulniveau wordt gebracht, dan wordt gezegd dat het signaal positief is geklemd.
Een positieve klemschakeling is een schakeling die bestaat uit een diode, een weerstand en een condensator en die het uitgangssignaal verschuift naar het positieve deel van het ingangssignaal. In de onderstaande figuur wordt de opbouw van een positieve clamper-schakeling uitgelegd.
In het begin, wanneer de ingang wordt gegeven, is de condensator nog niet opgeladen en is de diode in sperrichting geschakeld. De uitgang wordt op dit moment buiten beschouwing gelaten. Tijdens de negatieve halve cyclus, bij de piekwaarde, wordt de condensator geladen met negatief op één plaat en positief op de andere. De condensator is nu opgeladen tot zijn piekwaarde $V_{m}$. De diode wordt voorgespannen en geleidt sterk.
Tijdens de volgende positieve halve cyclus wordt de condensator opgeladen tot positieve Vm terwijl de diode in sperrichting wordt gespiegeld en wordt opengeschakeld. De uitgang van de schakeling zal op dat moment
$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$
Hiermee wordt het signaal positief geklemd zoals in de bovenstaande figuur. Het uitgangssignaal verandert volgens de veranderingen in de ingang, maar verschuift het niveau volgens de lading op de condensator, naarmate deze de ingangsspanning toevoegt.
Positieve Clamper met Positieve Vr
Een positieve clamper-schakeling zal, als hij wordt bevoorraad met een of andere positieve referentiespanning, die spanning aan de uitgang toevoegen om het geklemde niveau te verhogen. Met behulp hiervan wordt de schakeling van de positieve clamper met positieve referentiespanning als volgt opgebouwd.
Tijdens de positieve halve cyclus wordt de referentiespanning door de diode aan de uitgang gezet en als de ingangsspanning toeneemt, neemt de kathodespanning van de diode toe ten opzichte van de anodespanning en stopt hij dus met geleiden. Tijdens de negatieve halve cyclus wordt de diode voorwaarts beïnvloed en begint te geleiden. De spanning over de condensator en de referentiespanning samen houden het uitgangsspanningsniveau in stand.
Positieve clamper met negatieve $V_{r}$
Een positieve clamper-schakeling wordt, als hij met een negatieve referentiespanning wordt bekrachtigd, door die spanning aan de uitgang toe te voegen, op een hoger niveau geklemd. De schakeling van de positieve clamper met positieve referentiespanning is als volgt opgebouwd.
Tijdens de positieve halve cyclus houden de spanning over de condensator en de referentiespanning samen het uitgangsspanningsniveau in stand. Tijdens de negatieve halve cyclus gaat de diode geleiden wanneer de kathodespanning lager wordt dan de anodespanning. Deze veranderingen maken de uitgangsspanning zoals weergegeven in bovenstaande figuur.
Negatieve Clamper
Een Negatieve Clamper-schakeling is een schakeling die bestaat uit een diode, een weerstand en een condensator en die het uitgangssignaal verschuift naar het negatieve deel van het ingangssignaal. In de onderstaande figuur wordt de constructie van een negatieve clamper-schakeling uitgelegd.
Tijdens de positieve halve cyclus wordt de condensator opgeladen tot zijn piekwaarde $v_{m}$. De diode wordt naar voren gericht en geleidt. Tijdens de negatieve halve cyclus wordt de diode omgekeerd en komt in een open circuit terecht. De uitgang van de schakeling zal op dat moment
$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$
Hiermee wordt het signaal negatief geklemd zoals in de bovenstaande figuur. Het uitgangssignaal verandert volgens de veranderingen in de ingang, maar verschuift het niveau volgens de lading op de condensator, naarmate deze de ingangsspanning toevoegt.
Negatieve clamper met positieve Vr
Een negatieve clamper-schakeling zal, als hij wordt bevoorraad met een of andere positieve referentiespanning, die spanning aan de uitgang toevoegen om het geklemde niveau te verhogen. Met behulp hiervan wordt de schakeling van de negatieve clamper met positieve referentiespanning als volgt opgebouwd.
Hoewel de uitgangsspanning negatief wordt geklemd, wordt een deel van de uitgangsgolfvorm opgeheven tot het positieve niveau, aangezien de toegepaste referentiespanning positief is. Tijdens de positieve halve cyclus geleidt de diode, maar is de uitgang gelijk aan de toegepaste positieve referentiespanning. Tijdens de negatieve halve cyclus werkt de diode als open circuit en vormt de spanning over de condensator de uitgang.
Negatieve clamper met negatieve Vr
Een negatieve clamper-schakeling wordt, indien deze met een negatieve referentiespanning wordt gevoed, aan de uitgang toegevoegd om het geklemde niveau te verhogen. Met behulp hiervan wordt de schakeling van de negatieve clamper met negatieve referentiespanning als volgt opgebouwd.
De kathode van de diode is verbonden met een negatieve referentiespanning, die lager is dan die van nul en de anodespanning. Vandaar dat de diode begint te geleiden tijdens de positieve halve cyclus, vóór het nulspanningsniveau. Tijdens de negatieve halve cyclus verschijnt de spanning over de condensator aan de uitgang. De golfvorm wordt dus afgeklemd naar het negatieve gedeelte.
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