Circuitos Clamper
Definição: Circuitos Clamper são os circuitos electrónicos que deslocam o nível dc do sinal AC. Os Clampers são também conhecidos como restauradores de voltagem DC ou deslocadores de nível. Os grampos são basicamente classificados como positivos e negativos que incluem tanto condições enviesadas quanto não enviesadas individualmente.
Estes circuitos são usados para grampear um sinal de entrada para um nível dc diferente. Basicamente adiciona componente dc ao sinal de entrada aplicado, a fim de empurrar o sinal para o lado positivo ou negativo. O circuito de clamper é uma combinação de uma resistência juntamente com um diodo e um condensador. Por vezes também emprega bateria de dc de modo a ter uma mudança adicional no nível do sinal.
Circuitos de Clamper são construídos de modo semelhante ao dos circuitos de clipper. No entanto, o clamper inclui um elemento de carga extra que é o condensador nos seus circuitos. A combinação de resistência e condensador no circuito de clamper é usada para manter diferentes níveis de dc na saída do clamper.
O princípio de funcionamento dos circuitos de clamper
Como já discutimos, um clamper consiste no condensador e um diodo em conexão shunt com a carga.
O funcionamento dos circuitos de clamper depende da variação na constante de tempo do condensador. Esta variação é o resultado da alteração do caminho de corrente do díodo com a alteração da polaridade do sinal de entrada.
Aqui, a magnitude da constante de tempo é
τ= RC
esta é escolhida suficientemente grande para assegurar que a tensão através do condensador não descarregue consequentemente no intervalo não condutor do díodo. Mas, tal descarga só ocorre quando a resistência da carga é muito grande. Isto permite que o capacitor leve um tempo de descarga maior. Inversamente, um valor menor do capacitor é escolhido para que ele se carregue rapidamente no momento da condução do diodo.
Classificação dos circuitos de Clamper
Clampers são classificados nos seguintes grupos:
Circuito de Clamper Positivo
A figura abaixo mostra o circuito de um clamper positivo-
Como podemos ver aqui, o diodo está em conexão paralela com a carga. Portanto, podemos dizer que a polarização inversa do diodo irá fornecer a saída na carga.
Inicialmente, a metade positiva do sinal de entrada aplicada inverte a polarização do diodo, mas o capacitor ainda não está carregado. Assim, neste período de tempo a saída não será considerada.
Para, a metade negativa do sinal AC, o capacitor agora fica totalmente carregado até o pico do sinal AC, mas com polaridade inversa. Esta metade negativa da corrente para a frente polariza o diodo que resulta no fluxo da corrente para a frente através do diodo. A próxima metade positiva então inverte o diodo devido ao qual o sinal aparecerá na saída.
No início da metade positiva do sinal CA, o diodo está no estado não-condutor que resulta na descarga da carga do capacitor. Assim, na saída, teremos a soma da tensão armazenada através do condensador e aplicado o sinal de entrada AC. Isto é dado por
Vo = Vm + Vm = 2Vm
Aqui, como podemos na forma de onda de saída mostrada acima, o nível do sinal é deslocado para cima ou positivo. Portanto, ele é nomeado como clamper positivo.
Circuito Clamper negativo
Vamos ver a figura abaixo do clamper negativo para entender a operação detalhada-
No momento em que metade positiva da entrada AC é aplicada, o diodo chega à condição de polarização para frente que resulta em corrente sem carga na saída. No entanto, uma corrente de frente flui através do diodo que carrega o condensador até o pico do sinal AC, mas novamente com polaridade inversa. O capacitor aqui é carregado até a condição de polarização dianteira do diodo.
Quando metade negativa do sinal AC é aplicada, o diodo agora se torna polarização inversa. Isto permite que a corrente de carga apareça na saída do circuito. Agora, este estado não-condutor do diodo descarrega o capacitor. Assim, na saída, uma soma da tensão do condensador juntamente com a tensão de entrada é alcançada.
Hence na saída, temos,
Vo = – Vm – Vm = -2Vm
Esta situação resulta no deslocamento para baixo do sinal. Portanto, é chamado de circuito de clamper negativo.
Circuito de clamper positivo com viés
Isto é feito basicamente para introduzir um deslocamento adicional no nível do sinal. Aqui, o enviesamento fornecido ao circuito é de dois tipos. Pode ser um circuito com viés positivo ou negativo. Portanto, vamos discutir ambos os casos separadamente.
1. Caso de enviesamento positivo
O trabalho é quase similar ao caso positivo sem enviesamento, mas aqui uma tensão adicional é fornecida de modo a ter uma mudança adicional no nível do sinal.
Quando metade positiva do sinal de entrada é aplicada, o diodo é enviesado inverso devido à entrada ac, mas é enviesado para frente devido à tensão da bateria. Assim, até que a voltagem de uma bateria seja maior do que a entrada ac que o diodo conduz. Esta corrente de avanço através do diodo carrega o condensador mas com a voltagem da bateria. Como a entrada ac supera a voltagem da bateria, o diodo agora fica enviesado para a frente devido à entrada ac e à voltagem da bateria e começa a conduzir. Isto carrega o condensador com a soma da tensão de entrada ac juntamente com a tensão da bateria. Assim, tal nível de tensão de saída é atingido.
2. Caso de polarização negativa
No momento da metade positiva do sinal AC, o diodo fica polarizado para trás tanto pela tensão de entrada AC como pela tensão da bateria. Devido a esta corrente flui através da carga e, em conjunto, mantém o nível de tensão.
No momento da metade negativa, o diodo está na condição de polarização para a frente devido à entrada ac, mas está na condição de polarização inversa devido à tensão da bateria. Portanto, o diodo só conduz quando a entrada AC domina a voltagem da bateria. Isto carrega o condensador, portanto, obtemos um sinal deslocado na saída.
Circuito Clamper negativo com polarização
De forma semelhante à anterior, a polarização positiva e negativa é fornecida ao circuito clamper negativo. Vamos agora avançar e discutir os dois casos separadamente.
1. Caso de viés positivo
Como já discutimos, um clamper negativo desloca o sinal para baixo. No entanto, no caso do clamper negativo com viés positivo, o sinal é um pouco elevado para um nível positivo devido à tensão da bateria aplicada positivamente. Quando a metade positiva do sinal CA é aplicada, o diodo está no estado de polarização para a frente devido à alimentação CA, mas está polarizada para trás devido à voltagem da bateria. Assim, o diodo conduz quando a alimentação AC ultrapassa a tensão da bateria.
Movendo-se ainda mais durante a metade negativa, o diodo está agora no estado polarizado inverso por causa da alimentação AC e da tensão da bateria. Este estado não-condutor do diodo descarrega o condensador. Assim, a tensão através do condensador aparece na saída.
2. Caso de polarização negativa
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No momento da metade positiva da entrada AC, o diodo fica em estado de polarização para a frente por causa da entrada AC e da tensão da bateria. Isto inicia a condução através do diodo. Consequentemente carrega o condensador.
No momento da metade negativa, o diodo fica enviesado para a frente, mas ainda será conduzido devido à condição enviesada para a frente aplicada pela bateria. A corrente do diodo flui até que a voltagem da bateria seja maior do que a alimentação de entrada AC. O tempo em que a entrada ac ultrapassa a tensão da bateria, o diodo fica polarizado para trás e o capacitor descarrega. Assim, a tensão através do condensador aparece na carga.
Aplicações dos circuitos Clamper
- Abraçadeiras são usadas para identificar a polaridade dos circuitos.
- Estes circuitos são usados como duplicadores de tensão e ajudam a eliminar distorções.
- O tempo de recuperação inversa pode ser melhorado usando Clampers.
Clippers e clampers têm quase a mesma característica construtiva, mas a introdução de um novo elemento nos circuitos de clamper distingue o trabalho dos dois.