Circuite Clamper
Definiție: Circuitele Clamper sunt circuite electronice care deplasează nivelul de curent continuu al semnalului de curent alternativ. Clamperii mai sunt cunoscuți și sub numele de restabilitori de tensiune continuă sau schimbători de nivel. Clamperii sunt în principiu clasificați ca fiind pozitivi și negativi, care includ atât condițiile polarizate, cât și cele necoborâte în mod individual.
Aceste circuite sunt utilizate pentru a fixa un semnal de intrare la un nivel diferit de curent continuu. Practic, adaugă o componentă de curent continuu la semnalul de intrare aplicat pentru a împinge semnalul fie în partea pozitivă, fie în cea negativă. Circuitul de clampare este o combinație a unei rezistențe împreună cu o diodă și un condensator. Uneori utilizează și o baterie de curent continuu pentru a avea o deplasare suplimentară a nivelului semnalului.
Circuitele de clampare sunt construite într-un mod similar cu cel al circuitelor de tăiere. Cu toate acestea, clamperul include în circuitul său un element de încărcare suplimentar care este condensatorul. Combinația dintre rezistor și condensator în circuitul clamper este folosită pentru a menține un nivel diferit de curent continuu la ieșirea clamperului.
Principiul de funcționare al circuitelor clamper
Așa cum am discutat deja, un clamper este format din condensator și o diodă în conexiune de șunt cu sarcina.
Funcționarea circuitelor clamper depinde de variația constantei de timp a condensatorului. Această variație este rezultatul modificării traseului de curent al diodei odată cu schimbarea polarității semnalului de intrare.
În acest caz, mărimea constantei de timp este
τ= RC
ceasta este aleasă suficient de mare pentru a se asigura că tensiunea de pe condensator nu se descarcă în consecință în intervalul de neconductibilitate al diodei. Dar, o astfel de descărcare are loc numai atunci când rezistența de sarcină este foarte mare. Acest lucru permite condensatorului să aibă un timp de descărcare mai mare. Dimpotrivă, se alege o valoare mai mică a condensatorului, astfel încât acesta să se încarce rapid în momentul conducerii diodei.
Clasificarea circuitelor de clampare
Clujorii sunt clasificați în următoarele grupe:
Circuitul de clampare pozitivă
Figura de mai jos prezintă circuitul unui clamper pozitiv-
După cum se poate vedea aici, dioda este în conexiune paralelă cu sarcina. Deci putem spune că polarizarea inversă a diodei va furniza ieșirea la sarcină.
Înțial, jumătatea pozitivă a semnalului de intrare aplicat polarizează invers dioda, dar condensatorul nu este încă încărcat. Deci, în această perioadă de timp, ieșirea nu va fi luată în considerare.
Pentru, jumătatea negativă a semnalului de curent alternativ, condensatorul se încarcă acum complet până la vârful semnalului de curent alternativ, dar cu polaritate inversă. Această jumătate negativă polarizează în sens direct dioda, ceea ce duce la trecerea curentului direct prin diodă. Următoarea jumătate pozitivă polarizează apoi invers dioda datorită căreia semnalul va apărea la ieșire.
La începutul jumătății pozitive a semnalului de curent alternativ, dioda se află în stare neconductoare, ceea ce duce la descărcarea sarcinii condensatorului. Astfel, la ieșire, vom avea însumarea tensiunii stocate pe condensator și aplicate semnalului de intrare în curent alternativ. Aceasta este dată de
Vo = Vm + Vm = 2Vm
Aici, după cum putem observa în forma de undă de ieșire prezentată mai sus, nivelul semnalului este decalat în sus sau în partea pozitivă. Prin urmare, se numește clamper pozitiv.
Circuitul Clamper negativ
Să ne uităm la figura prezentată mai jos a clamperului negativ pentru a înțelege funcționarea detaliată-
În momentul în care se aplică jumătatea pozitivă a intrării de curent alternativ, dioda ajunge în starea de polarizare directă care are ca rezultat un curent fără sarcină la ieșire. Cu toate acestea, prin diodă trece un curent direct care încarcă condensatorul până la vârful semnalului de curent alternativ, dar din nou cu polaritate inversă. Aici condensatorul este încărcat până la starea de polarizare directă a diodei.
Când se aplică jumătatea negativă a semnalului de c.a., dioda devine acum polarizată invers. Acest lucru permite ca la ieșirea circuitului să apară curentul de sarcină. Acum, această stare neconductoare a diodei descarcă condensatorul. Astfel, la ieșire, se obține o însumare a tensiunii condensatorului împreună cu tensiunea de intrare.
În consecință, la ieșire, avem,
Vo = – Vm – Vm = -2Vm
Aceasta duce la deplasarea în jos a semnalului. Prin urmare, este denumit circuit de clampare negativă.
Circuit de clampare pozitivă cu polarizare
Acest lucru se face practic pentru a introduce o deplasare suplimentară în nivelul semnalului. Aici, polarizarea furnizată circuitului este de două tipuri. Acesta poate fi un circuit polarizat pozitiv sau negativ. Așadar, vom discuta ambele cazuri separat.
1. Cazul polarizării pozitive
Funcționarea este aproape similară cu cea a cazului de polarizare pozitivă fără polarizare, dar aici este furnizată o tensiune suplimentară pentru a avea o deplasare suplimentară a nivelului semnalului.
Când este aplicată jumătatea pozitivă a semnalului de intrare, dioda este polarizată invers datorită intrării de curent alternativ, dar este polarizată în sens direct datorită tensiunii bateriei. Astfel, până când tensiunea unei baterii este mai mare decât cea de intrare în curent alternativ, dioda conduce. Acest curent direct prin diodă încarcă condensatorul, dar cu tensiunea bateriei. Pe măsură ce intrarea de c.a. depășește tensiunea bateriei, dioda devine acum polarizată invers și, prin urmare, conducerea prin diodă se oprește.
La aplicarea jumătății negative a semnalului de intrare, dioda este acum polarizată în sens direct datorită atât intrării de c.a., cât și tensiunii bateriei și începe să conducă. Aceasta încarcă condensatorul cu însumarea tensiunii de intrare de c.a. împreună cu tensiunea bateriei. Prin urmare, se obține un astfel de nivel al tensiunii de ieșire.
2. Cazul polarizării negative
În momentul aplicării jumătății pozitive a semnalului de c.a., dioda este polarizată invers atât de tensiunea de intrare de c.a., cât și de tensiunea bateriei. Datorită acestui curent curge prin sarcină și menține în mod combinat nivelul de tensiune.
În momentul jumătății negative, dioda este în stare de polarizare directă datorită intrării de c.a., dar este în stare de polarizare inversă datorită tensiunii bateriei. Astfel, dioda conduce numai atunci când intrarea de c.a. domină tensiunea bateriei. Acest lucru încarcă condensatorul și, prin urmare, obținem un semnal decalat la ieșire.
Circuitul de clampare negativă cu polarizare
În mod similar cu cel anterior, circuitului de clampare negativă i se furnizează polarizare pozitivă și negativă. Să mergem acum mai departe și să discutăm separat ambele cazuri.
1. Cazul polarizării pozitive
Așa cum am discutat deja că un clamper negativ deplasează semnalul în jos. Cu toate acestea, în cazul clamperului negativ polarizat pozitiv, semnalul este oarecum ridicat la un nivel pozitiv datorită tensiunii bateriei aplicate pozitiv. Atunci când este aplicată jumătate pozitivă a semnalului de curent alternativ, dioda se află în stare polarizată în sens direct datorită alimentării cu curent alternativ, dar este polarizată în sens invers din cauza tensiunii bateriei. Astfel, dioda conduce atunci când alimentarea în curent alternativ depășește tensiunea bateriei.
Mai departe, în timpul jumătății negative, dioda este acum în stare de polarizare inversă din cauza atât a alimentării în curent alternativ, cât și a tensiunii bateriei. Această stare de neconductibilitate a diodei descarcă condensatorul. Astfel, tensiunea de pe condensator apare la ieșire.
2. Cazul polarizării negative
În momentul jumătății pozitive a intrării în curent alternativ, dioda devine polarizată în sens direct din cauza tensiunii de intrare în curent alternativ și a tensiunii bateriei. Aceasta începe conducția prin diodă. În consecință, se încarcă condensatorul.
În momentul jumătății negative, dioda este polarizată invers, dar va continua să conducă din cauza condiției de polarizare directă aplicată de baterie. Curentul diodei circulă până când tensiunea bateriei este mai mare decât tensiunea de alimentare de intrare în curent alternativ. În momentul în care intrarea de curent alternativ depășește tensiunea bateriei, dioda este polarizată invers și condensatorul se descarcă. Astfel, tensiunea pe condensator apare la sarcină.
Aplicații ale circuitelor de clampare
- Clamperii sunt folosiți pentru a identifica polaritatea circuitelor.
- Celelalte circuite sunt folosite ca dublatoare de tensiune și ajută la eliminarea distorsiunilor.
- Timpul de recuperare inversă poate fi îmbunătățit cu ajutorul Clamperelor.
Clipperele și clamperele au aproape aceeași caracteristică constructivă, dar introducerea unui nou element în circuitele clamperelor distinge funcționarea celor două.
.