Jímací obvody
Definice: Obvody Clamper jsou elektronické obvody, které posouvají stejnosměrnou úroveň střídavého signálu. Clampery jsou také známé jako obnovovače stejnosměrného napětí nebo měniče úrovně. Svorkovací obvody jsou v zásadě klasifikovány jako kladné a záporné, které zahrnují jak zkreslené, tak nezkreslené podmínky jednotlivě.
Tyto obvody se používají k upnutí vstupního stejnosměrného signálu na jinou úroveň. V podstatě přidává k přiváděnému vstupnímu signálu stejnosměrnou složku, aby signál posunula buď na kladnou, nebo na zápornou stranu. Obvod svorky je kombinací rezistoru spolu s diodou a kondenzátorem. Někdy také využívá stejnosměrnou baterii, aby došlo k dalšímu posunu úrovně signálu.
Obvody Clamper jsou konstruovány podobným způsobem jako obvody clipper. Clamper však ve svém zapojení obsahuje další nabíjecí prvek, kterým je kondenzátor. Kombinace rezistoru a kondenzátoru v obvodu clamperu slouží k udržování různé stejnosměrné úrovně na výstupu clamperu.
Princip činnosti obvodů clamperu
Jak jsme již uvedli, clamper se skládá z kondenzátoru a diody v bočníkovém spojení se zátěží.
Působení obvodů clamperu závisí na změně časové konstanty kondenzátoru. Tato změna je výsledkem změny proudové cesty diody při změně polarity vstupního signálu.
Velikost časové konstanty je zde
τ= RC
tato je zvolena dostatečně velká, aby bylo zajištěno, že se napětí na kondenzátoru následně nevybije při nevodivém intervalu diody. K takovému vybíjení však dochází pouze tehdy, je-li odpor zátěže velmi velký. To umožňuje kondenzátoru větší dobu vybíjení. Naopak menší hodnota kondenzátoru se volí tak, aby se v době vedení diody rychle nabíjel.
Klasifikace klopných obvodů
Klopné obvody se dělí do následujících skupin:
Kladný klopný obvod
Následující obrázek ukazuje zapojení kladného klopného obvodu-
Jak je zde vidět, dioda je v paralelním spojení se zátěží. Můžeme tedy říci, že zpětné předpětí diody zajistí výstup na zátěži.
Zpočátku kladná polovina přivedeného vstupního signálu zpětně předpíná diodu, ale kondenzátor ještě není nabitý. V tomto časovém úseku tedy nebude výstup uvažován.
Pro zápornou polovinu střídavého signálu se nyní kondenzátor plně nabije až do špičky střídavého signálu, ale s opačnou polaritou. Tato záporná polovina předpóluje diodu, což má za následek průtok přímého proudu diodou. Další kladná polovina pak diodu zpětně předpóluje, díky čemuž se na výstupu objeví signál.
Na začátku kladné poloviny střídavého signálu je dioda v nevodivém stavu, což vede k vybíjení náboje kondenzátoru. Na výstupu tedy budeme mít součet napětí uloženého na kondenzátoru a přivedeného vstupního střídavého signálu. Ten je dán vztahem
Vo = Vm + Vm = 2Vm
Jak můžeme vidět na výše uvedeném výstupním průběhu, úroveň signálu je posunuta směrem nahoru nebo na kladnou stranu. Proto se nazývá jako kladný clamper.
Obvod záporného clamperu
Podívejme se na níže uvedený obrázek záporného clamperu, abychom pochopili podrobnou činnost-
V okamžiku, kdy je přivedena kladná polovina střídavého vstupu, přichází dioda do stavu předpětí, jehož výsledkem je proud bez zátěže na výstupu. Přes diodu však protéká dopředný proud, který nabíjí kondenzátor na špičku střídavého signálu, ale opět s opačnou polaritou. Kondenzátor se zde nabíjí až do stavu předpětí diody.
Při přivedení záporné poloviny střídavého signálu se nyní dioda stane opačně předpětí. Díky tomu se na výstupu obvodu objeví zátěžový proud. Nyní tento nevodivý stav diody vybíjí kondenzátor. Na výstupu je tedy dosaženo součtu napětí kondenzátoru spolu se vstupním napětím.
Na výstupu tedy máme,
Vo = – Vm – Vm = -2Vm
To má za následek posun signálu směrem dolů. Proto se označuje jako záporný klopný obvod.
Kladný klopný obvod s předpětím
V podstatě se provádí proto, aby se zavedl další posun úrovně signálu. Zde je předpětí dodávané obvodu dvojího druhu. Může se jednat o obvod s kladným nebo záporným předpětím. Oba případy tedy probereme zvlášť.
1. Případ kladného předpětí
Pracuje se téměř podobně jako v případě kladného nepředpětí, ale zde se dodává dodatečné napětí, aby došlo k dodatečnému posunu úrovně signálu.
Při přivedení kladné poloviny vstupního signálu je dioda zpětně předpnutá kvůli střídavému vstupu, ale je předpnutá kvůli napětí baterie. Dokud tedy není napětí baterie větší než střídavý vstup, dioda vede. Tento přímý proud procházející diodou nabíjí kondenzátor, ale napětím baterie. Jakmile střídavý vstup překročí napětí baterie, dioda je nyní opačně vychýlená, a proto se vedení diodou zastaví.
Při přivedení záporné poloviny vstupního signálu je nyní dioda vychýlená dopředu kvůli střídavému vstupu i napětí baterie a začne vést. Tím se kondenzátor nabije součtem napětí střídavého vstupu spolu s napětím baterie. Proto je dosaženo takové úrovně výstupního napětí.
2. Případ záporného předpětí
V okamžiku kladné poloviny střídavého signálu se dioda dostane do zpětného předpětí jak vlivem střídavého vstupního, tak i bateriového napětí. Díky tomu protéká zátěží proud a společně udržují úroveň napětí.
V době záporné poloviny je dioda v dopředně vychýleném stavu díky střídavému vstupu, ale je ve zpětně vychýleném stavu díky napětí baterie. Dioda tedy vede pouze tehdy, když střídavý vstup převládá nad napětím baterie. Tím se nabíjí kondenzátor, proto na výstupu dostáváme posunutý signál.
Záporný klopný obvod s předpětím
Podobně jako v předchozím případě se zápornému klopnému obvodu poskytuje kladné a záporné předpětí. Přejděme nyní dále a proberme oba případy zvlášť.
1. Případ kladného předpětí
Jak jsme si již řekli, záporná svorka posouvá signál směrem dolů. V případě kladně předpjatého záporného jímacího zařízení se však signál poněkud zvýší na kladnou úroveň díky kladně přiloženému napětí baterie. Když je přiložena kladná polovina střídavého signálu, je dioda v dopředně vychýleném stavu kvůli střídavému napájení, ale je zpětně vychýlená kvůli napětí baterie. Dioda tedy vede, když střídavé napájení převýší napětí baterie.
Pokračujeme-li dále během záporné poloviny, dioda je nyní ve zpětně vychýleném stavu z důvodu střídavého napájení i napětí baterie. Tento nevodivý stav diody vybíjí kondenzátor. Na výstupu se tedy objeví napětí na kondenzátoru.
2. Případ záporného předpětí
V době kladné poloviny střídavého vstupu se dioda dostane do předpětí z příčiny střídavého vstupu a napětí baterie. Tím se spustí vedení přes diodu. Výsledkem je nabití kondenzátoru.
V době záporné poloviny se dioda dostane do zpětného předpětí, ale bude stále vést v důsledku dopředného předpětí, které působí baterie. Proud diodou teče, dokud napětí baterie není větší než střídavé vstupní napětí. V okamžiku, kdy střídavý vstup převýší napětí baterie, se dioda opačně vychýlí a kondenzátor se vybije. Tak se v zátěži objeví napětí na kondenzátoru.
Použití klopných obvodů
- Klopné obvody se používají k určení polarity obvodů.
- Tyto obvody se používají jako zdvojovače napětí a pomáhají při odstraňování zkreslení.
- Pomocí kleští lze zlepšit dobu zpětného zotavení.
Kleště a kleště mají téměř stejnou konstrukční vlastnost, ale zavedení nového prvku v obvodech kleští odlišuje jejich fungování.
.