Circuitos Clamper
Definición: Los circuitos Clamper son los circuitos electrónicos que desplazan el nivel de corriente continua de la señal de corriente alterna. Los clamper también se conocen como restauradores de tensión de corriente continua o desplazadores de nivel. Los pinzadores se clasifican básicamente en positivos y negativos, que incluyen condiciones sesgadas y no sesgadas individualmente.
Estos circuitos se utilizan para sujetar una señal de entrada a un nivel de CC diferente. Básicamente añaden un componente de corriente continua a la señal de entrada aplicada con el fin de empujar la señal hacia el lado positivo o negativo. El circuito clamper es una combinación de una resistencia junto con un diodo y un condensador. A veces también emplea una batería de corriente continua para tener un cambio adicional en el nivel de la señal.
Los circuitos Clamper se construyen de forma similar a los circuitos Clipper. Sin embargo, el clamper incluye un elemento de carga adicional que es el condensador en su circuito. La combinación de resistencia y condensador en el circuito clamper se utiliza para mantener diferentes niveles de corriente continua en la salida del clamper.
Principio de funcionamiento de los circuitos Clamper
Como ya hemos comentado un clamper consiste en el condensador y un diodo en conexión shunt con la carga.
El funcionamiento de los circuitos clamper depende de la variación de la constante de tiempo del condensador. Esta variación es el resultado de cambiar el recorrido de la corriente del diodo con el cambio de la polaridad de la señal de entrada.
Aquí, la magnitud de la constante de tiempo es
τ= RC
se elige lo suficientemente grande para asegurar que la tensión a través del condensador no se descargue consecuentemente en el intervalo no conductor del diodo. Pero, tal descarga tiene lugar sólo cuando la resistencia de carga es muy grande. Esto permite que el condensador tenga un mayor tiempo de descarga. Por el contrario, se elige un valor más pequeño del condensador para que se cargue rápidamente en el momento de la conducción del diodo.
Clasificación de los circuitos Clamper
Los Clamper se clasifican en los siguientes grupos:
Circuito Clamper positivo
La figura siguiente muestra el circuito de un Clamper positivo-
Como podemos ver aquí, el diodo está en conexión paralela con la carga. Así que podemos decir que la polarización inversa del diodo proporcionará la salida en la carga.
Inicialmente, la mitad positiva de la señal de entrada aplicada polariza inversamente el diodo pero el condensador no está todavía cargado. Por lo tanto, en este período de tiempo no se considerará la salida.
Para, la mitad negativa de la señal de CA, el condensador ahora se carga completamente hasta el pico de la señal de CA pero con polaridad inversa. Esta mitad negativa polariza hacia adelante el diodo que resulta en el flujo de la corriente hacia adelante a través del diodo. La siguiente mitad positiva polariza el diodo debido a que la señal aparecerá en la salida.
Al principio de la mitad positiva de la señal de CA, el diodo está en el estado no conductor que resulta en la descarga de la carga del condensador. Así, a la salida, tendremos la suma de la tensión almacenada a través del condensador y aplicada la señal de entrada de CA. Esto viene dado por
Vo = Vm + Vm = 2Vm
Aquí como podemos en la forma de onda de salida mostrada arriba, el nivel de la señal se desplaza hacia arriba o lado positivo. De ahí que se denomine clamper positivo.
Circuito clamper negativo
Veamos la figura que se muestra a continuación del clamper negativo para entender el funcionamiento detallado-
En el momento en que se aplica la mitad positiva de la entrada de CA, el diodo llega a la condición de polarización hacia adelante que resulta en una corriente sin carga en la salida. Sin embargo, una corriente hacia adelante fluye a través del diodo que carga el condensador hasta el pico de la señal de CA, pero de nuevo con polaridad inversa. En este caso, el condensador se carga hasta la condición de polarización hacia delante del diodo.
Cuando se aplica la mitad negativa de la señal de CA, el diodo pasa a tener polarización inversa. Esto permite que la corriente de carga aparezca en la salida del circuito. Ahora, este estado no conductor del diodo descarga el condensador. Así, en la salida, se consigue una suma de la tensión del condensador junto con la tensión de entrada.
Por lo tanto, en la salida, tenemos,
Vo = – Vm – Vm = -2Vm
Esto resulta en el desplazamiento hacia abajo de la señal. Por lo tanto, se denomina circuito clamper negativo.
Circuito clamper positivo con polarización
Se realiza básicamente para introducir un desplazamiento adicional en el nivel de la señal. Aquí, la polarización proporcionada al circuito es de dos tipos. Puede ser un circuito con polarización positiva o negativa. Por lo tanto, vamos a discutir ambos casos por separado.
1. Caso de polarización positiva
El funcionamiento es casi similar al caso sin polarización positiva, pero aquí se proporciona una tensión adicional para tener un cambio adicional en el nivel de la señal.
Cuando se aplica la mitad positiva de la señal de entrada, el diodo tiene polarización inversa debido a la entrada de CA, pero tiene polarización hacia delante debido a la tensión de la batería. Por lo tanto, hasta que el voltaje de la batería es mayor que la entrada de CA, el diodo conduce. Esta corriente directa a través del diodo carga el condensador pero con la tensión de la batería. A medida que la entrada de CA supera el voltaje de la batería, el diodo se pone en polarización inversa y, por lo tanto, la conducción a través del diodo se detiene.
Al aplicar la mitad negativa de la señal de entrada, el diodo está ahora en polarización directa debido a la entrada de CA y al voltaje de la batería y comienza a conducir. Esto carga el condensador con la suma de la tensión de entrada de CA junto con la tensión de la batería. Por lo tanto, se consigue este nivel de tensión de salida.
2. Caso de polarización negativa
En el momento de la mitad positiva de la señal de CA, el diodo recibe una polarización inversa debido a la tensión de entrada de CA y de la batería. Debido a esto, la corriente fluye a través de la carga y mantiene conjuntamente el nivel de tensión.
En el momento de la mitad negativa, el diodo está en la condición de polarización hacia adelante debido a la entrada de CA, pero está en la condición de polarización inversa debido a la tensión de la batería. Por lo tanto, el diodo conduce sólo cuando la entrada de CA domina la tensión de la batería. Esto carga el condensador, por lo que obtenemos una señal desplazada en la salida.
Circuito Clamper negativo con polarización
De forma similar a la anterior, se proporciona polarización positiva y negativa al circuito Clamper negativo. Ahora vamos a avanzar y discutir ambos casos por separado.
1. Caso de polarización positiva
Como ya hemos comentado que un clamper negativo desplaza la señal hacia abajo. Sin embargo, en el caso del clamper negativo con polarización positiva, la señal se eleva un poco a un nivel positivo debido a la tensión de la batería aplicada positivamente. Cuando se aplica la mitad positiva de la señal de CA, el diodo está en el estado de polarización hacia adelante debido a la alimentación de CA, pero está en polarización inversa debido a la tensión de la batería. Por lo tanto, el diodo conduce cuando la alimentación de CA supera la tensión de la batería.
Al avanzar durante la mitad negativa, el diodo está ahora en estado de polarización inversa por causa tanto de la alimentación de CA como de la tensión de la batería. Este estado no conductor del diodo descarga el condensador. Así, la tensión a través del condensador aparece en la salida.
2. Caso de polarización negativa
En el momento de la mitad positiva de la entrada de CA, el diodo se polariza hacia adelante por la causa de la entrada de CA y la tensión de la batería. Esto inicia la conducción a través del diodo. En el momento de la mitad negativa, el diodo se pone en polarización inversa, pero seguirá conduciendo debido a la condición de polarización directa aplicada por la batería. La corriente del diodo fluye hasta que el voltaje de la batería es mayor que el de la entrada de CA. En el momento en que la entrada de CA supera la tensión de la batería, el diodo se pone en polarización inversa y el condensador se descarga. Así, la tensión a través del condensador aparece en la carga.
Aplicaciones de los circuitos Clamper
- Los Clamper se utilizan para identificar la polaridad de los circuitos.
- Estos circuitos se utilizan como duplicadores de tensión y ayudan a eliminar las distorsiones.
- El tiempo de recuperación inversa puede mejorarse utilizando Clampers.
Los Clippers y Clampers tienen casi la misma característica constructiva pero la introducción de un nuevo elemento en los circuitos Clamper distingue el funcionamiento de ambos.