Obwód zaciskowy to obwód, który dodaje poziom prądu stałego do sygnału prądu zmiennego. W rzeczywistości, dodatnie i ujemne szczyty sygnałów mogą być umieszczone na pożądanych poziomach za pomocą obwodów zaciskowych. Jak poziom DC dostaje przesunięty, obwód clamper jest nazywany jako Level Shifter.
Obwody Clamper składają się z elementów magazynowania energii, takich jak kondensatory. Prosty obwód Clamper składa się z kondensatora, diody, rezystora i baterii prądu stałego, jeśli jest to wymagane.
Obwód Clamper
Obwód Clamper może być zdefiniowany jako obwód, który składa się z diody, rezystora i kondensatora, który przesuwa przebieg do pożądanego poziomu DC bez zmiany rzeczywistego wyglądu zastosowanego sygnału.
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, takich jak
- Positive Clamper
- Positive Clamper z dodatnim $V_r$
- Positive Clamper z ujemnym $V_r$
- Negative Clamper
- Negatywny clamper z dodatnim $V_{r}$
- Negatywny clamper z ujemnym $V_{r}$
Przejrzyjmy je szczegółowo.
Obwód Clampera dodatniego
Obwód Clampingowy przywraca poziom DC. Kiedy ujemny szczyt sygnału jest podniesiony powyżej poziomu zerowego, wtedy mówi się, że sygnał jest dodatnio zaciśnięty.
Obwód dodatnio zaciśnięty to taki, który składa się z diody, rezystora i kondensatora i który przesuwa sygnał wyjściowy do dodatniej części sygnału wejściowego. Poniższy rysunek wyjaśnia budowę dodatniego obwodu Clampera.
Początkowo, gdy podawane jest wejście, kondensator nie jest jeszcze naładowany, a dioda jest odwrócona. Wyjście nie jest brane pod uwagę w tym momencie. Podczas ujemnego półcyklu, przy wartości szczytowej, kondensator zostaje naładowany ujemnie na jednej płycie i dodatnio na drugiej. Kondensator jest teraz naładowany do swojej wartości szczytowej $V_{m}$. Dioda jest spolaryzowana do przodu i przewodzi silnie.
Podczas kolejnego dodatniego półcyklu kondensator ładuje się do dodatniego Vm, a dioda jest spolaryzowana odwrotnie i dostaje obwód otwarty. Wyjście układu w tym momencie będzie
$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$$
Więc sygnał jest dodatnio zaciśnięty, jak pokazano na powyższym rysunku. Sygnał wyjściowy zmienia się zgodnie ze zmianami na wejściu, ale przesuwa poziom zgodnie z ładunkiem na kondensatorze, jak dodaje napięcie wejściowe.
Positive Clamper with Positive Vr
Obwód positive clamper jeśli biased z pewnym dodatnim napięciem odniesienia, że napięcie będzie dodane do wyjścia, aby podnieść poziom clamped. Wykorzystując to, obwód dodatniego clampera z dodatnim napięciem odniesienia jest skonstruowany jak poniżej.
Podczas dodatniego półcyklu, napięcie odniesienia jest przyłożone przez diodę na wyjściu i wraz ze wzrostem napięcia wejściowego, napięcie katodowe diody wzrasta w stosunku do napięcia anodowego i stąd przestaje ona przewodzić. Podczas ujemnego półcyklu, dioda jest skierowana do przodu i zaczyna przewodzić. Napięcie na kondensatorze i napięcie referencyjne razem utrzymują poziom napięcia wyjściowego.
Positive Clamper with Negative $V_{r}$
Obwód positive clamper jeśli jest spolaryzowany z jakimś ujemnym napięciem referencyjnym, to napięcie zostanie dodane do wyjścia, aby podnieść poziom zaciskania. Wykorzystując to, obwód dodatniego clampera z dodatnim napięciem odniesienia jest skonstruowany jak poniżej.
Podczas dodatniego półcyklu, napięcie na kondensatorze i napięcie odniesienia razem utrzymują poziom napięcia wyjściowego. Podczas ujemnego półcyklu dioda przewodzi, gdy napięcie na katodzie jest mniejsze niż napięcie na anodzie. Te zmiany powodują, że napięcie wyjściowe jest takie jak pokazano na powyższym rysunku.
Ujemny układ scalony
Ujemny układ scalony to taki, który składa się z diody, rezystora i kondensatora i który przesuwa sygnał wyjściowy do ujemnej części sygnału wejściowego. Poniższy rysunek wyjaśnia budowę ujemnego obwodu Clamper.
Podczas dodatniego półcyklu, kondensator zostaje naładowany do swojej wartości szczytowej $v_{m}$. Dioda jest skierowana do przodu i przewodzi. Podczas ujemnego półcyklu, dioda jest spolaryzowana wstecznie i znajduje się w stanie otwartym. Wyjście układu w tym momencie będzie
$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$$
Więc sygnał jest ujemnie zaciśnięty, jak pokazano na powyższym rysunku. Sygnał wyjściowy zmienia się zgodnie ze zmianami na wejściu, ale przesuwa poziom zgodnie z ładunkiem na kondensatorze, ponieważ dodaje on napięcie wejściowe.
Ujemnie zaciśnięty z dodatnim Vr
Obwód ujemnie zaciśnięty, jeśli biased z pewnym dodatnim napięciem odniesienia, to napięcie zostanie dodane do wyjścia, aby podnieść zaciśnięty poziom. Wykorzystując to, obwód ujemnego clampera z dodatnim napięciem odniesienia jest skonstruowany jak poniżej.
Chociaż napięcie wyjściowe jest ujemnie zaciśnięte, część fali wyjściowej jest podniesiona do poziomu dodatniego, ponieważ zastosowane napięcie odniesienia jest dodatnie. Podczas dodatniego półcyklu dioda przewodzi, ale napięcie wyjściowe jest równe przyłożonemu dodatniemu napięciu referencyjnemu. Podczas ujemnego półcyklu, dioda działa jako obwód otwarty i napięcie na kondensatorze tworzy wyjście.
Negative Clamper with Negative Vr
Negative Clamper circuit if biased with some negative reference voltage, that voltage will be added to the output to raise the clamped level. Wykorzystując to, obwód ujemnego clampera z ujemnym napięciem odniesienia jest skonstruowany jak poniżej.
Katoda diody jest połączona z ujemnym napięciem odniesienia, które jest mniejsze od napięcia zerowego i napięcia anodowego. Stąd dioda zaczyna przewodzić podczas dodatniego półcyklu, przed poziomem napięcia zerowego. Podczas ujemnego półcyklu na wyjściu pojawia się napięcie na kondensatorze. W ten sposób przebieg jest zaciskany w kierunku części ujemnej.
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