Arten von Clippern und Clampern mit Anwendungen

Typisch Projekte der Elektronik arbeiten in unterschiedlichen elektrischen Signalbereichen und daher für diese elektronische Schaltkreise soll die Signale in einem bestimmten Bereich gehalten werden, um die gewünschten Ausgänge zu erhalten. Um die Ausgabe bei erwarteten Spannungspegeln zu erhalten, verfügen wir über vielseitige Werkzeuge im elektrischen Bereich, die als Clippers und Clampers bezeichnet werden. Dieser Artikel enthält eine klare Beschreibung der Clipper und Clampers, ihrer Unterschiede und ihrer Funktionsweise gemäß den erwarteten Spannungspegeln.

Was sind Clippers und Clampers?

Clippers und Clampers in der Elektronik sind im Betrieb von analogen Fernsehempfängern und FM-Sendern weit verbreitet. Das variable Frequenz Störungen können durch Verwendung der Klemmmethode in Fernsehempfängern und in beseitigt werden FM-Sender sind die Rauschspitzen auf einen bestimmten Wert begrenzt, oberhalb dessen die übermäßigen Spitzen unter Verwendung der Beschneidungsmethode entfernt werden können.

Clippers and Clampers Circuit

Was ist eine Clipper-Schaltung?

Ein elektronisches Gerät, mit dem der Ausgang einer Schaltung umgangen wird, um den voreingestellten Wert (Spannungspegel) zu überschreiten, ohne den verbleibenden Teil der Eingangswellenform zu verändern, wird als a bezeichnet Clipper-Schaltung.

Ein elektronische Schaltung Dies wird verwendet, um die positive Spitze oder die negative Spitze des Eingangssignals auf einen bestimmten Wert zu ändern, indem das gesamte Signal nach oben oder unten verschoben wird, um die Ausgangssignalspitzen auf dem gewünschten Pegel zu erhalten. Dies wird als Clamper-Schaltung bezeichnet.

Es gibt verschiedene Arten von Schermaschinen und Klemmschaltungen, wie nachstehend erläutert.

Funktionsweise der Clipper-Schaltung

Die Clipper-Schaltung kann unter Verwendung beider entworfen werden lineare und nichtlineare Elemente sowie Widerstände , Dioden oder Transistoren . Da diese Schaltungen nur zum Abschneiden der Eingangswellenform gemäß den Anforderungen und zum Übertragen der Wellenform verwendet werden, enthalten sie kein Energiespeicherelement wie einen Kondensator. Im Allgemeinen werden Clipper in zwei Typen eingeteilt: Series Clippers und Shunt Clippers.

Serie Clippers

Serienschneidemaschinen werden wiederum in Seriennegativschneidemaschinen und Serienpositivschneidemaschinen wie folgt eingeteilt:

Serie Negative Clipper

Die obige Abbildung zeigt eine Reihe von negativen Clippern mit ihren Ausgangswellenformen. Während der positiven Halbwelle erscheint die Diode (als ideale Diode betrachtet) in Vorwärtsrichtung vorgespannt und leitet so, dass die gesamte positive Halbwelle des Eingangs über den parallel geschalteten Widerstand als Ausgangswellenform erscheint.

Während der negativen Halbwelle ist die Diode in Sperrrichtung vorgespannt. Über dem Widerstand erscheint kein Ausgang. Somit wird die negative Halbwelle der Eingangswellenform abgeschnitten, und daher wird sie als eine Reihe von negativen Clippern bezeichnet.

Serie Negative Clipper

Serie Negative Clipper mit positivem Vr

Der serielle negative Clipper mit positiver Referenzspannung ähnelt dem seriellen negativen Clipper, wobei jedoch eine positive Referenzspannung in Reihe mit dem Widerstand addiert wird. Während der positiven Halbwelle beginnt die Diode erst zu leiten, nachdem ihr Anodenspannungswert den Kathodenspannungswert überschreitet. Da die Kathodenspannung gleich der Referenzspannung wird, ist der Ausgang, der über dem Widerstand erscheint, wie in der obigen Abbildung gezeigt.

Serie Negative Clipper mit positivem Vr

Der serielle negative Clipper mit einer negativen Referenzspannung ähnelt dem seriellen negativen Clipper mit einer positiven Referenzspannung, aber anstelle des positiven Vr ist hier ein negativer Vr in Reihe mit dem Widerstand geschaltet, wodurch die Kathodenspannung der Diode eine negative Spannung wird .

Während der positiven Halbwelle erscheint somit der gesamte Eingang als Ausgang über dem Widerstand, und während der negativen Halbwelle erscheint der Eingang als Ausgang, bis der Eingangswert kleiner als die negative Referenzspannung ist, wie in der Abbildung gezeigt.

Serie Negative Clipper Mit Negativ Vr

Serie Positive Clipper

Die serielle positive Clipper-Schaltung ist wie in der Abbildung gezeigt angeschlossen. Während der positiven Halbwelle wird die Diode in Sperrrichtung vorgespannt, und es wird kein Ausgang über dem Widerstand erzeugt, und während des negativen Halbzyklus leitet die Diode und der gesamte Eingang erscheint als Ausgang über dem Widerstand.

Serie Positive Clipper

Serie Positive Clipper mit negativer Vr

Es ähnelt dem positiven Serienschneider zusätzlich zu einer negativen Referenzspannung in Reihe mit einem Widerstand, und hier erscheint während der positiven Halbwelle der Ausgang über dem Widerstand als negative Referenzspannung.

Serie Positive Clipper Mit Negativem Vr

Während der negativen Halbwelle wird der Ausgang erzeugt, nachdem ein Wert erreicht wurde, der größer als die negative Referenzspannung ist, wie in der obigen Abbildung gezeigt.

Serie Positive Clipper Mit Positiv Vr

Anstelle einer negativen Referenzspannung wird eine positive Referenzspannung angeschlossen, um einen Serien-Positiv-Clipper mit einer positiven Referenzspannung zu erhalten. Während der positiven Halbwelle erscheint die Referenzspannung als Ausgang über dem Widerstand, und während der negativen Halbwelle erscheint der gesamte Eingang als Ausgang über dem Widerstand.

Shunt Clippers

Shunt-Clipper werden in zwei Typen eingeteilt: Shunt-Negativ-Clipper und Shunt-Positiv-Clipper.

Shunt Negative Clipper

Der negative Shunt-Clipper wird wie in der obigen Abbildung gezeigt angeschlossen. Während der positiven Halbwelle ist der gesamte Eingang der Ausgang, und während der negativen Halbwelle leitet die Diode, wodurch kein Ausgang vom Eingang erzeugt wird.

Shunt Negative Clipper

Shunt Negative Clipper mit positivem Vr

Der Diode wird eine positive Serienreferenzspannung hinzugefügt, wie in der Abbildung gezeigt. Während der positiven Halbwelle wird der Eingang als Ausgang erzeugt, und während der negativen Halbwelle ist eine positive Referenzspannung die Ausgangsspannung, wie unten gezeigt.

Shunt Negative Clipper mit positivem Vr

Shunt Negative Clipper mit Negative Vr

Anstelle der positiven Referenzspannung wird eine negative Referenzspannung in Reihe mit der Diode geschaltet, um einen Shunt-Negativ-Clipper mit einer negativen Referenzspannung zu bilden. Während der positiven Halbwelle erscheint der gesamte Eingang als Ausgang, und während der negativen Halbwelle erscheint eine Referenzspannung als Ausgang, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Shunt Negative Clipper Mit Negativ Vr

Shunt Positive Clipper

Während der positiven Halbwelle befindet sich die Diode im Leitungsmodus und es wird kein Ausgang erzeugt. Während der negativen Halbwelle erscheint der gesamte Eingang als Ausgang, da sich die Diode in Sperrrichtung befindet, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Shunt Positive Clipper

Shunt Positive Clipper mit negativem Vr

Während der positiven Halbwelle erscheint die mit der Diode in Reihe geschaltete negative Referenzspannung als Ausgang und während der negativen Halbwelle leitet die Diode, bis der Eingangsspannungswert größer als die negative Referenzspannung wird und der entsprechende Ausgang erzeugt wird.

Shunt Positive Clipper mit positivem Vr

Während der positiven Halbwelle leitet die Diode, wodurch die positive Referenzspannung als Ausgangsspannung erscheint, und während der negativen Halbwelle wird der gesamte Eingang als Ausgang erzeugt, da die Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist.

Zusätzlich zu den positiven und negativen Clippern gibt es einen kombinierten Clipper, der zum Abschneiden sowohl der positiven als auch der negativen Halbzyklen verwendet wird, wie nachstehend erläutert.

Positiv-Negativ-Clipper mit Referenzspannung Vr

Die Schaltung ist wie in der Figur gezeigt mit einer Referenzspannung Vr verbunden, Dioden D1 & D2 . Während der positiven Halbwelle leitet die Diode D1, wodurch die in Reihe mit D1 geschaltete Referenzspannung über dem Ausgang erscheint.

Während des negativen Zyklus leitet die Diode D2, wodurch die über D2 angeschlossene negative Referenzspannung als entsprechender Ausgang erscheint.

Clipper Circuits durch Abschneiden beider Halbwellen

Clipper-Schaltungen durch Clippen beider Halbwellen werden unten diskutiert.

Für den positiven Halbzyklus ist

Hier ist die Kathodenseite der D1-Diode mit einer positiven Gleichspannung verbunden und die Anode empfängt eine variierte positive Spannung. In gleicher Weise ist die Anodenseite der D2-Diode mit einer negativen Gleichspannung verbunden und die Kathodenseite empfängt eine variierte positive Spannung. Zum Zeitpunkt der positiven Halbwelle befindet sich die D2-Diode vollständig im Sperrzustand. Hier werden die Gleichungen wie folgt dargestellt:

Wenn die Eingangsspannung kleiner als Vdc1 + Vd1 ist, wenn sich die Dioden in einem Sperrvorspannungszustand befinden, ist die Ausgangsspannung Vin (Eingangsspannung)

Wenn die Eingangsspannung größer als Vdc1 + Vd1 ist, wenn sich D1 in Vorwärtsrichtung und D2 in Rückwärtsvorspannung befindet, ist die Ausgangsspannung Vdc1 + Vd1

Für den negativen Halbzyklus

Hier ist die Kathodenseite der D1-Diode mit einer positiven Gleichspannung verbunden und die Anode empfängt eine variierte negative Spannung. In gleicher Weise ist die Anodenseite der D2-Diode mit einer negativen Gleichspannung verbunden und die Kathodenseite empfängt eine variierte negative Spannung. Zum Zeitpunkt der positiven Halbwelle befindet sich die D2-Diode vollständig im Sperrzustand. Hier werden die Gleichungen wie folgt dargestellt:

Wenn die Eingangsspannung kleiner als Vdc2 + Vd2 ist, wenn sich die Dioden in einem Sperrvorspannungszustand befinden, ist die Ausgangsspannung Vin (Eingangsspannung).

Wenn die Eingangsspannung größer als Vdc2 + Vd2 ist, wenn sich D2 in Vorwärtsvorspannung und D1 in Rückwärtsvorspannung befindet, ist die Ausgangsspannung (-Vdc2 - Vd2)

In den Clipper-Schaltungen, die beide Halbwellen abschneiden, können die positiven und negativen Clipping-Bereiche getrennt variiert werden, was bedeutet, dass die Spannungspegel + ve und -ve unterschiedlich sein können. Diese werden auch als parallel abhängige Clipper-Schaltungen bezeichnet. Es wird mit zwei Spannungsquellen und zwei Dioden betrieben, die gegensätzlich miteinander verbunden sind.

Beide Halbwellen abschneiden

Clipping durch Zenerdiode

Dies ist die andere Art von Begrenzungsschaltung

Hier fungiert die Zenerdiode als vorgespanntes Dioden-Clipping, wobei die Vorspannung der Spannung im Diodenausfallzustand entspricht. Bei dieser Art von Begrenzungsschaltung befindet sich die Diode zum Zeitpunkt der + ve Halbwelle in einem in Sperrrichtung vorgespannten Zustand, und das Signal wird im Zustand der Zenerspannung abgeschnitten.

Und zum Zeitpunkt des -ve-Halbzyklus funktioniert die Diode normalerweise unter der Bedingung, dass die Zenerspannung 0,7 V beträgt. Um beide Halbzyklen der Wellenform abzuschneiden, werden die Dioden wie Back-to-Back-Dioden angeschlossen.

Was ist Meany von Clamper?

Die Klemmschaltungen werden auch als DC-Restauratoren bezeichnet. Diese Schaltungen werden insbesondere verwendet, um die angelegten Wellenformen auf über oder unter Pegel der DC-Referenzspannung zu verschieben, ohne den Einfluss auf die Form der Wellenform zu zeigen. Diese Verschiebung neigt dazu, den VDC-Pegel der angelegten Welle zu modifizieren. Die Spitzenpegel der Welle können durch die verschoben werden Diodenklemmer Daher werden diese sogar als Level Shifter bezeichnet. In dieser Hinsicht werden Klemmschaltungen hauptsächlich in positive und negative Klemmer eingeteilt.

Funktionsweise des Clamper Circuit

Die positive oder negative Spitze eines Signals kann unter Verwendung der Klemmschaltungen auf dem gewünschten Pegel positioniert werden. Da wir die Pegel der Signalspitzen mithilfe eines Clamper verschieben können, wird dies auch als Pegelumsetzer bezeichnet.

Die Klemmschaltung besteht aus a Kondensator und Diode parallel über die Last geschaltet. Die Klemmschaltung hängt von der Änderung der Zeitkonstante des Kondensators ab. Der Kondensator muss so gewählt werden, dass der Kondensator während der Leitung der Diode ausreicht, um sich schnell aufzuladen, und dass der Kondensator während der nichtleitenden Periode der Diode nicht drastisch entladen wird. Die Klemmer werden basierend auf der Klemmmethode in positive und negative Klemmer eingeteilt.

Negative Clamper

Während der positiven Halbwelle befindet sich die Eingangsdiode in Vorwärtsvorspannung - und wenn die Diode leitet, wird der Kondensator aufgeladen (bis zum Spitzenwert der Eingangsversorgung). Während der negativen Halbwelle leitet die Umkehrung nicht und die Ausgangsspannung wird gleich der Summe der Eingangsspannung und der über dem Kondensator gespeicherten Spannung.

Negative Clamper

Negativer Clamper mit positivem Vr

Es ähnelt dem negativen Clamper, aber die Ausgangswellenform wird durch eine positive Referenzspannung in die positive Richtung verschoben. Da die positive Referenzspannung während der positiven Halbwelle in Reihe mit der Diode geschaltet ist, wird die Ausgangsspannung gleich der Referenzspannung, obwohl die Diode leitet. Daher wird der Ausgang in Richtung der positiven Richtung geklemmt, wie in der folgenden Abbildung gezeigt .

Negativer Clamper mit positivem Vr

Negativer Clamper mit negativem Vr

Durch Invertieren der Referenzspannungsrichtungen wird die negative Referenzspannung in Reihe mit der Diode geschaltet, wie in der obigen Abbildung gezeigt. Während der positiven Halbwelle beginnt die Diode mit der Leitung vor Null, da die Kathode eine negative Referenzspannung aufweist, die kleiner als die von Null und der Anodenspannung ist, und somit die Wellenform durch den Referenzspannungswert in die negative Richtung geklemmt wird .

Negativer Clamper mit negativem Vr

Positive Clamper

Es ist fast ähnlich wie die negative Klemmschaltung, aber die Diode ist in der entgegengesetzten Richtung angeschlossen. Während der positiven Halbwelle wird die Spannung an den Ausgangsanschlüssen gleich der Summe aus Eingangsspannung und Kondensatorspannung (wobei der Kondensator als anfänglich vollständig geladen betrachtet wird).

Positive Clamper

Während der negativen Halbwelle des Eingangs beginnt die Diode zu leiten und lädt den Kondensator schnell auf seinen maximalen Eingangswert auf. Somit werden die Wellenformen wie oben gezeigt in die positive Richtung geklemmt.

Positive Clamper mit positivem Vr

Eine positive Referenzspannung wird in Reihe mit der Diode des positiven Clamper addiert, wie in der Schaltung gezeigt. Während der positiven Halbwelle des Eingangs leitet die Diode wie anfangs, die Versorgungsspannung ist geringer als die positive Anodenreferenzspannung.

Positive Clamper mit positivem Vr

Wenn einmal die Kathodenspannung größer als die Anodenspannung ist, stoppt die Diode die Leitung. Während der negativen Halbwelle leitet und lädt die Diode den Kondensator. Die Ausgabe wird wie in der Abbildung gezeigt generiert.

Positiver Clamper mit negativem Vr

Die Richtung der Referenzspannung ist umgekehrt, was in Reihe mit der Diode geschaltet ist, wodurch eine negative Referenzspannung entsteht. Während der positiven Halbwelle ist die Diode nicht leitend, so dass der Ausgang gleich der Kondensatorspannung und der Eingangsspannung ist.

Positiver Clamper mit negativem Vr

Während der negativen Halbwelle beginnt die Diode erst mit der Leitung, nachdem der Kathodenspannungswert kleiner als die Anodenspannung wird. Somit werden die Ausgangswellenformen wie in der obigen Figur gezeigt erzeugt.

Clippers und Clampers mit Operationsverstärker

Basierend auf dem Operationsverstärker werden Clipper und Clampers hauptsächlich in zwei Typen eingeteilt, und zwar positive und negative Typen. Lassen Sie uns die Funktionsweise von wissen Clipper und Clamper mit Operationsverstärker .

Clippers mit Operationsverstärker

In der folgenden Schaltung wird eine Sinuswelle der Vt-Spannung an das nicht invertierende Ende des Operationsverstärkers angelegt, und der Vref-Wert kann durch Ändern des R2-Werts variiert werden. Die Operation wird für den positiven Clipper wie folgt erklärt:

• Wenn die Vi (Eingangsspannung) minimal als die von Vref ist, findet die Leitung in D1 statt und die Schaltung fungiert als Spannungsfolger. Das Vo bleibt also gleich der Eingangsspannung für die Bedingung Vi
• Wenn das Vi (Eingangsspannung) größer als das von Vref ist, gibt es keine Leitung, und die Schaltung fungiert als offener Regelkreis, da die Rückkopplung nicht geschlossen war. Das Vo bleibt also das gleiche wie eine Referenzspannung für die Bedingung Vi> Vref

Für den negativen Clipper ist die Operation

In der folgenden Schaltung wird eine Sinuswelle der Vt-Spannung an das nicht invertierende Ende des Operationsverstärkers angelegt, und der Vref-Wert kann durch Ändern des R2-Werts variiert werden.

• Wenn das Vi (Eingangsspannung) größer als das von Vref ist, findet die Leitung in D1 statt und die Schaltung fungiert als Spannungsfolger. Das Vo bleibt also gleich der Eingangsspannung für die Bedingung Vi> Vref
• Wenn das Vi (Eingangsspannung) kleiner als das von Vref ist, gibt es keine Leitung, und die Schaltung fungiert als offener Regelkreis, da die Rückkopplung nicht geschlossen war. Das Vo bleibt also gleich der Referenzspannung für die Bedingung Vi

Clampers mit Operationsverstärker

Die Funktionsweise der positiven Klemmschaltung wird wie folgt erklärt:

Hier wird eine Sinuswelle mit einem Kondensator und dem Widerstand an das invertierende Ende des Operationsverstärkers angelegt. Dies entspricht, dass das Wechselstromsignal an den invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers angelegt wird. Während Vref auf das nicht invertierende Ende des Operationsverstärkers angewendet wird.

Die Stufe der Vref kann durch Ändern des Wertes von R2 ausgewählt werden. Hier ist Vref ein positiver Wert, und der Ausgang ist Vi + Vref, wobei dies der Klammerschaltung entspricht, die den Ausgang erzeugt, bei dem Vi eine vertikale Aufwärtsverschiebung aufweist, wobei Vref als Referenzspannung verwendet wird.

Und in der negativen Klemmschaltung wird eine Sinuswelle unter Verwendung eines Kondensators und des Widerstands an das invertierende Ende des Operationsverstärkers angelegt. Dies entspricht, dass das Wechselstromsignal an den invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers angelegt wird. Während Vref auf das nicht invertierende Ende des Operationsverstärkers angewendet wird.

Die Stufe der Vref kann durch Ändern des Wertes von R2 ausgewählt werden. Hier ist Vref ein negativer Wert, und der Ausgang ist Vi + Vref, wobei dies der Klammerschaltung entspricht, die den Ausgang erzeugt, bei dem das Vi eine vertikale Verschiebung nach unten aufweist, wobei Vref als Referenzspannung verwendet wird.

Unterschiede zwischen den Clippers und Clampers

In diesem Abschnitt wird die Hauptunterschiede zwischen Clipper- und Clamper-Schaltkreisen

Anwendungen von Clippers und Clampers

Das Anwendungen von Haarschneidemaschinen sind:

• Sie werden häufig zur Trennung von Synchronisationssignalen von den zusammengesetzten Bildsignalen verwendet.
• Die übermäßigen Geräuschspitzen über einem bestimmten Pegel können in FM-Sendern mithilfe der Serienschneidemaschinen begrenzt oder abgeschnitten werden.
• Zur Erzeugung neuer Wellenformen oder zur Formung der vorhandenen Wellenform werden Haarschneidemaschinen verwendet.
• Die typische Anwendung eines Diodenschneiders ist der Schutz von Transistoren vor Transienten als Freilaufdiode, die parallel über die induktive Last geschaltet ist.
• Ein häufig verwendetes Halbwellengleichrichter in Netzteil-Kits ist ein typisches Beispiel für einen Clipper. Es wird entweder eine positive oder eine negative Halbwelle des Eingangs abgeschnitten.
• Clipper können als Spannungsbegrenzer und Amplitudenwähler verwendet werden.

Das Anwendungen von Klemmgeräten sind:

• Die komplexe Sende- und Empfängerschaltung des Fernsehgeräts wird als verwendet Basisstabilisator um Abschnitte der Luminanzsignale auf voreingestellte Pegel zu definieren.
• Clampers werden auch Gleichstrom-Restauratoren genannt, da sie die Wellenformen auf ein festes Gleichstrompotential klemmen.
• Diese werden häufig in Testgeräten, Sonar und verwendet Radarsysteme .
• Zum Schutz der Verstärker Bei großen Fehlersignalen werden Klemmvorrichtungen verwendet.
• Clampers können zum Entfernen der Verzerrungen verwendet werden
• Zur Verbesserung der Overdrive-Erholungszeit werden Klemmer verwendet.
• Clampers können als Spannungsverdoppler oder verwendet werden Spannungsvervielfacher .

Dies sind alle detaillierten Anwendungen von Clippern und Clampern.

Clipper- und Clampers-Schaltkreise werden zum Formen einer Wellenform in eine erforderliche Form und einen bestimmten Bereich verwendet. Die in diesem Artikel beschriebenen Clipper und Clampers können mit Dioden konstruiert werden. Kennst du einen anderen? elektrische und elektronische Elemente mit welchem Haarschneidemaschinen und Klammern können entworfen werden? Wenn Sie diesen Artikel gründlich verstanden haben, geben Sie Ihr Feedback und veröffentlichen Sie Ihre Fragen und Ideen als Kommentare im folgenden Abschnitt.