Typer av klippare och klämmor med applikationer

Typisk elektronikprojekt fungerar inom olika elektriska signalområden och därför för dessa elektroniska kretsar är det avsett att bibehålla signalerna inom ett visst område för att erhålla önskade utgångar. För att ta emot utgången vid förväntade spänningsnivåer har vi mångsidiga verktyg inom den elektriska domänen och de kallas Clippers and Clampers. Denna artikel visar en tydlig beskrivning av klippare och klämmor, deras skillnader och hur de fungerar enligt de förväntade spänningsnivåerna.

Vad är Clippers and Clampers?

Clippers och Clampers i elektronik används ofta vid användning av analoga TV-mottagare och FM-sändare. De variabel frekvens störningar kan avlägsnas med hjälp av klämmetoden i TV-mottagare och in FM-sändare , är bullertopparna begränsade till ett specifikt värde, över vilket de överdrivna topparna kan avlägsnas med hjälp av klippningsmetoden.

Clippers och Clampers Circuit

Vad är en Clipper Circuit?

En elektronisk enhet som används för att undvika en kretsutgång för att gå utöver det förinställda värdet (spänningsnivå) utan att variera den återstående delen av ingångsvågformen kallas en Clipper-krets.

En elektrisk krets som används för att ändra insignalens positiva topp eller negativa topp till ett bestämt värde genom att förskjuta hela signalen uppåt eller nedåt för att erhålla utsignalstopparna vid önskad nivå kallas en klämkrets.

Det finns olika typer av klipp- och klämkretsar som diskuteras nedan.

Arbeta med Clipper Circuit

Klippkretsen kan utformas genom att använda båda linjära och olinjära element Till exempel motstånd , dioder eller transistorer . Eftersom dessa kretsar endast används för klippning av ingångsvågform enligt kravet och för överföring av vågform, innehåller de inte något energilagringselement som en kondensator. I allmänhet klassificeras clippers i två typer: Clippers i serie och Shunt Clippers.

Serie Clippers

Serieklippare klassificeras igen i serie negativa klippare och seriepositklippare som är följande:

Serie Negativ Clipper

Ovanstående figur visar en serie negativa klippare med deras utgående vågformer. Under den positiva halvcykeln uppträder dioden (betraktad som en ideal diod) i den främre förspända och leder så att hela den positiva halvcykeln för ingång visas över motståndet anslutet parallellt som en utgångsvågform.

Under den negativa halvcykeln är dioden i omvänd förspänning. Ingen utgång visas över motståndet. Således klipper den den negativa halva cykeln för ingångsvågformen och kallas därför en serie negativ klippare.

Serie Negativ Clipper

Serie Negativ Clipper med Positiv Vr

Seriens negativa klippare med positiv referensspänning liknar den negativa klipparen, men i detta adderas en positiv referensspänning i serie med motståndet. Under den positiva halvcykeln börjar dioden leda först efter att dess anodspänningsvärde överstiger katodspänningsvärdet. Eftersom katodspänningen blir lika med referensspänningen kommer utgången som visas över motståndet att vara som visas i figuren ovan.

Serie Negativ Clipper Med Positiv Vr

Seriens negativa klippare med negativ referensspänning liknar den seriens negativa klipparen med en positiv referensspänning, men istället för positiv Vr här är en negativ Vr kopplad i serie med motståndet, vilket gör diodens katodspänning till en negativ spänning .

Under den positiva halvcykeln visas alltså ingången som utgång över motståndet, och under den negativa halvcykeln visas ingången som utgång tills ingångsvärdet blir mindre än den negativa referensspänningen, som visas i figuren.

Serie Negativ Clipper Med Negativ Vr

Serie Positiv Clipper

Den seriekopplade klippkretsen är ansluten enligt figuren. Under den positiva halvcykeln blir dioden förspänd och ingen utgång genereras över motståndet, och under den negativa halvcykeln leder dioden och hela ingången visas som utgång över motståndet.

Serie Positiv Clipper

Serie Positiv klippare med negativ Vr

Det liknar den seriepositiva klipparen förutom en negativ referensspänning i serie med ett motstånd och här, under den positiva halvcykeln, visas utgången över motståndet som en negativ referensspänning.

Serie Positiv klippare med negativ Vr

Under den negativa halvcykeln genereras utgången efter att ha uppnått ett värde som är större än den negativa referensspänningen, som visas i figuren ovan.

Serie Positiv klippare med positiv Vr

I stället för en negativ referensspänning är en positiv referensspänning ansluten för att erhålla en serietillskärare med en positiv referensspänning. Under den positiva halvcykeln visas referensspänningen som en utgång över motståndet, och under den negativa halvcykeln visas hela ingången som utgång över motståndet.

Shunt Clippers

Shuntklippare klassificeras i två typer: shunt-negativa klippare och shunt-positiva klippare.

Shunt Negativ Clipper

Shunt-negativklippare är ansluten enligt bilden ovan. Under den positiva halvcykeln är hela ingången utgången, och under den negativa halvcykeln leder dioden och orsakar ingen utmatning från ingången.

Shunt Negativ Clipper

Shunt Negativ Clipper med Positiv Vr

En serie positiv referensspänning läggs till dioden som visas i figuren. Under den positiva halvcykeln genereras ingången som utgång, och under den negativa halvcykeln kommer en positiv referensspänning att vara utspänningen som visas nedan.

Shunt Negativ Clipper Med Positiv Vr

Shunt Negativ Clipper med Negativ Vr

I stället för den positiva referensspänningen är en negativ referensspänning ansluten i serie med dioden för att bilda en shuntnegativ klippare med en negativ referensspänning. Under den positiva halvcykeln visas hela ingången som utgång, och under den negativa halvcykeln visas en referensspänning som utgång enligt bilden nedan.

Shunt Negativ Clipper Med Negativ Vr

Shunt Positiv Clipper

Under den positiva halvcykeln är dioden i ledningsläge och ingen utgång genereras och under den negativa halvcykeln visas hela ingången som utgång eftersom dioden är i omvänd förspänning som visas i figuren nedan.

Shunt Positiv Clipper

Shunt Positiv Clipper med Negativ Vr

Under den positiva halvcykeln visas den negativa referensspänningen som är ansluten i serie med dioden som utgång och under den negativa halvcykeln leder dioden tills ingångsspänningsvärdet blir större än den negativa referensspänningen och motsvarande utgång kommer att genereras.

Shunt Positiv Clipper med Positiv Vr

Under den positiva halvcykeln leder dioden och orsakar att den positiva referensspänningen framträder som utspänning och under den negativa halvcykeln genereras hela ingången som utgången eftersom dioden är i omvänd förspänning.

Förutom de positiva och negativa klipparna finns det en kombinerad klippare som används för att klippa både de positiva och negativa halvcyklerna som diskuteras nedan.

Positiv-negativ klippare med referensspänning Vr

Kretsen är ansluten som visas i figuren med en referensspänning Vr, dioder D1 & D2 . Under den positiva halvcykeln leder dioden D1 och orsakar att referensspänningen som är ansluten i serie med D1 visas över utgången.

Under den negativa cykeln leder dioden D2 och orsakar att den negativa referensspänningen som är ansluten över D2 verkar som motsvarande utgång.

Clipper Circuits genom att klippa båda Half Waves

klipparkretsar genom att klippa båda halva vågorna diskuteras nedan.

För den positiva halvcykeln är

Här är katodsidan av Dl-dioden ansluten till positiv likspänning och anoden får en varierad positiv spänning. På samma sätt är anodsidan av D2-dioden ansluten till negativ likspänning och katodesidan får en varierad positiv spänning. Vid tidpunkten för den positiva halvcykeln kommer D2-dioden att vara helt i omvänd förspänt tillstånd. Här representeras ekvationerna enligt följande:

När ingångsspänningen är mindre än Vdc1 + Vd1 när dioderna är i omvänd förspänning är utspänningen Vin (ingångsspänning)

När ingångsspänningen är större än Vdc1 + Vd1 när D1 är i framåtriktad förspänning och D2 är i omvänd förspänning är utspänningen Vdc1 + Vd1

För den negativa halvcykeln

Här är katodsidan av D1-dioden ansluten till positiv likspänning och anoden får en varierad negativ spänning. På samma sätt är anodsidan av D2-dioden ansluten till negativ likspänning och katodesidan får en varierad negativ spänning. Vid tidpunkten för den positiva halvcykeln kommer D2-dioden att vara helt i omvänd förspänt tillstånd. Här representeras ekvationerna enligt följande:

När ingångsspänningen är mindre än Vdc2 + Vd2 när dioderna är i omvänd förspänning är utspänningen Vin (ingångsspänning)

När ingångsspänningen är större än Vdc2 + Vd2 när D2 är i framåtförspänning och D1 är i omvänd förspänning är utspänningen (-Vdc2 - Vd2)

I clipper-kretsarna som klipper båda halvvågorna, kan de positiva och negativa klippningsområdena varieras separat vilket innebär att + ve- och -ve-spänningsnivåerna kan vara olika. Dessa betecknas också som parallellberoende clipper-kretsar. Den drivs med två spänningskällor och två dioder som är anslutna på motsatt sätt till varandra.

Klippa båda halva vågorna

Klippning genom Zener-dioden

Detta är den andra typen av klippkrets

Här fungerar Zener-dioden som en förspänd diodklippning där förspänningen är densamma som spänningen vid diodens nedbrytningstillstånd. I denna typ av klippningskrets, vid tidpunkten för + ve-halvcykeln, är dioden i omvänd förspänt tillstånd och signalen klämmer vid Zener-spänningen.

Och vid tidpunkten för halvvägscykeln fungerar dioden normalt när Zener-spänningen är 0,7V. För att klippa båda halvcyklerna i vågformen är dioderna anslutna som rygg-till-bak-dioder.

Vad är Meany av Clamper?

Klämkretsarna kallas också DC-restauratorer. Dessa kretsar används speciellt för att flytta de applicerade vågformerna till över eller under nivåerna för DC-referensspänningen utan att visa påverkan på vågformens form. Denna förskjutning tenderar att modifiera Vdc-nivån för den applicerade vågen. Vågens toppnivåer kan flyttas genom diodklämmor så dessa kallas till och med som nivåväxlare. Med avseende på detta kategoriseras klämkretsar främst som positiva och negativa klämmor.

Arbete av Clamper Circuit

Den positiva eller negativa toppen för en signal kan placeras på önskad nivå med hjälp av klämkretsarna. Eftersom vi kan skifta nivåerna av signalens toppar med hjälp av en klämman kallas det därför också en nivåförskjutare.

Klämkretsen består av en kondensator och dioder anslutna parallellt över lasten. Klämkretsen beror på förändringen i kondensatorns tidskonstant. Kondensatorn måste väljas så att kondensatorn under ledning av dioden måste vara tillräcklig för att snabbt kunna laddas och under diodens icke-ledande period bör kondensatorn inte urladdas drastiskt. Klämmorna klassificeras som positiva och negativa klämmor baserat på klämmetoden.

Negativ klämma

Under den positiva halvcykeln är ingångsdioden vid vidarebefordring och då dioden leder kondensatorn laddas (upp till toppvärdet för ingångsförsörjningen). Under den negativa halvcykeln leder inte omvändet och utspänningen blir lika med summan av ingångsspänningen och spänningen lagrad över kondensatorn.

Negativ klämma

Negativ klämma med positiv Vr

Det liknar den negativa klämman, men utgångsvågformen förskjuts mot den positiva riktningen med en positiv referensspänning. Eftersom den positiva referensspänningen är ansluten i serie med dioden, under den positiva halvcykeln, även om dioden leder, blir utspänningen lika med referensspänningen, varför utgången fastspänns mot den positiva riktningen som visas i figuren nedan .

Negativ klämma med positiv Vr

Negativ klämma med negativ Vr

Genom att invertera referensspänningsriktningarna är den negativa referensspänningen ansluten i serie med dioden som visas i figuren ovan. Under den positiva halvcykeln börjar dioden ledning före noll, eftersom katoden har en negativ referensspänning, som är mindre än noll och anodspänningen, och därmed kläms vågformen mot den negativa riktningen av referensspänningsvärdet .

Negativ klämma med negativ Vr

Positiv klämma

Det liknar nästan den negativa klämkretsen, men dioden är ansluten i motsatt riktning. Under den positiva halvcykeln blir spänningen över utgångarna lika med summan av ingångsspänningen och kondensatorns spänning (med tanke på att kondensatorn ursprungligen är fulladdad).

Positiv klämma

Under den negativa halvcykeln för ingången börjar dioden leda och laddar kondensatorn snabbt till dess högsta ingångsvärde. Således kläms vågformerna mot den positiva riktningen som visas ovan.

Positiv klämma med Positiv Vr

En positiv referensspänning adderas i serie med dioden för den positiva klämman som visas i kretsen. Under den positiva halvcykeln för ingången leder dioden som initialt, matningsspänningen är mindre än den anodpositiva referensspänningen.

Positiv klämma med Positiv Vr

Om en gång katodspänningen är större än anodspänningen stoppar dioden ledningen. Under den negativa halvcykeln leder och laddar dioden kondensatorn. Utgången genereras som visas i figuren.

Positiv klämma med negativ Vr

Riktningen för referensspänningen är omvänd, vilken är kopplad i serie med dioden vilket gör den till en negativ referensspänning. Under den positiva halvcykeln kommer dioden att vara icke-ledande, så att utgången är lika med kondensatorspänningen och ingångsspänningen.

Positiv klämma med negativ Vr

Under den negativa halvcykeln startar dioden ledning först efter att katodspänningsvärdet blir mindre än anodspänningen. Sålunda genereras utgångsvågformerna såsom visas i figuren ovan.

Clippers och Clampers med Op-Amp

Så, baserat på op-amp, klassificeras klippare och klämmor huvudsakligen i två typer och de är positiva och negativa typer. Låt oss veta hur klippare och klämma med hjälp av op-amp .

Clippers använder Op-Amp

I nedanstående krets appliceras en sinusvåg med Vt-spänning på op-förstärkarens icke-inverterande ände och Vref-värdet kan varieras genom att ändra R2-värdet. Funktionen förklaras enligt följande för den positiva klipparen:

• När Vi (ingångsspänning) är minimal än Vref, sker ledningen i D1 och kretsen fungerar som en spänningsföljare. Så förblir Vo densamma som ingångsspänningen för tillståndet Vi
• När Vi (ingångsspänning) är mer än Vref, blir det ingen ledning och kretsen fungerar som en öppen slinga eftersom återkopplingen inte var på ett stängt sätt. Så förblir Vo densamma som en referensspänning för tillståndet Vi> Vref

För den negativa klipparen är operationen

I nedanstående krets appliceras en sinusvåg med Vt-spänning på op-förstärkarens icke-inverterande ände och Vref-värdet kan varieras genom att ändra R2-värdet.

• När Vi (ingångsspänning) är mer än Vref, sker ledningen i D1 och kretsen fungerar som en spänningsföljare. Så förblir Vo densamma som ingångsspänningen för tillståndet Vi> Vref
• När Vi (ingångsspänning) är mindre än Vref, kommer det inte att finnas någon ledning, och kretsen fungerar som en öppen slinga eftersom återkopplingen inte var på ett stängt sätt. Så förblir Vo densamma som referensspänningen för tillståndet Vi

Klämmor med Op-Amp

Funktionen av den positiva klämkretsen förklaras enligt följande:

Här appliceras en sinusvåg på op-förstärkarens inverterande ände med hjälp av en kondensator och motståndet. Detta motsvarar att växelströmsignalen matas till den inverterande terminalen på op-amp. Medan Vref appliceras på den icke-inverterande änden av op-amp.

Nivån på Vref kan väljas genom att ändra värdet på R2. Här är Vref ett positivt värde, och utgången är Vi + Vref där detta motsvarar att klämkretsen genererar utgången där Vi kommer att ha en uppåt vertikal förskjutning med Vref som referensspänning.

Och i den negativa klämkretsen appliceras en sinusvåg på op-förstärkarens inverterande ände med hjälp av en kondensator och motståndet. Detta motsvarar att växelströmsignalen matas till den inverterande terminalen på op-amp. Medan Vref appliceras på den icke-inverterande änden av op-amp.

Nivån på Vref kan väljas genom att ändra värdet på R2. Här är Vref ett negativt värde och utgången är Vi + Vref där detta motsvarar att klämkretsen genererar utgången där Vi kommer att ha en nedåtgående vertikal förskjutning med Vref som referensspänning.

Skillnader mellan Clippers och Clampers

Detta avsnitt förklarar tydligt viktiga skillnader mellan klipp- och klämkretsar

Tillämpningar av Clippers och Clampers

De applikationer av klippare är:

• De används ofta för att separera synkroniseringssignaler från de sammansatta bildsignalerna.
• De överdrivna bullertopparna över en viss nivå kan begränsas eller klippas in i FM-sändare med hjälp av serieklipparna.
• För att skapa nya vågformer eller forma den befintliga vågformen används klippare.
• Den typiska användningen av en diodklippare är att skydda transistorer från transienter, som en frihjulsdiod som är parallellkopplad över den induktiva belastningen.
• En ofta använd halvvågslikriktare i strömförsörjningssatser är ett typiskt exempel på en klippare. Det klipps antingen positiv eller negativ halvvåg av ingången.
• Clippers kan användas som spänningsbegränsare och amplitudväljare.

De tillämpningar av klämmor är:

• TV-klämmans komplexa sändar- och mottagarkrets används som en baslinjestabilisator för att definiera delar av luminanssignalerna till förinställda nivåer.
• Klämmor kallas också likströmsåterställare eftersom de klämmer vågformerna till en fast likspänningspotential.
• Dessa används ofta i testutrustning, ekolod och radarsystem .
• För att skydda förstärkare från stora felaktiga signaler används klämmor.
• Klämmor kan användas för att ta bort snedvridningarna
• För att förbättra överdrivningens återhämtning används klämmor.
• Klämmor kan användas som spänningsdubblare eller spänningsmultiplikatorer .

Dessa är alla detaljerade tillämpningar för både klippare och klämmor.

Klipp- och klämkretsar används för att forma en vågform till önskad form och specificerat intervall. Klipparna och klämmorna som diskuteras i den här artikeln kan utformas med hjälp av dioder. Känner du någon annan elektriska och elektroniska element med vilken klippare och klämmor kan utformas? Om du har förstått den här artikeln på djupet, ge din feedback och lägg upp dina frågor och idéer som kommentarer i avsnittet nedan.