Diode Clipper Circuits: Design & Demonstration

Jak název napovídá, obvod Clipper se používá k „ořezávání“ části vstupního signálu bez zkreslení zbývající části průběhu. Je to obvod pro tvarování vln. To může být velmi užitečné v obvodech, kde vstupní signál dosahuje vyšší hodnoty napětí než očekávaná. Tyto obvody mohou být implementovány různými způsoby podle konfigurace nebo funkce diody.

Oříznutí se provádí buď v pozitivním nebo negativním cyklu změnou konfigurace diody. Existují tedy pozitivní nebo negativní nůžky podle toho, který cyklus je ořezáván. Zde vysvětlíme a předvedeme různé typy zastřihovačů pomocí osciloskopu.

Hlavní typy zastřihovačů jsou:

1. Série Pozitivní Clipper
2. Pozitivní strojek řady Series s předpětím
3. Series Negativní Clipper
4. Série Negativní Clipper s předpětím
5. Shunt Positive Clipper
6. Shunt Positive Clipper with Bias Voltage
7. Negativní zastřihovač bočníku
8. Negativní Clipper s bočním napětím
9. Kombinovaný Clipper

1. Pozitivní Clipper řady

Jak název napovídá, tento obvod odřízne kladný poloviční cyklus vstupního signálu. Dioda je zapojena do série s výstupem, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Při návrhu obvodu postupujte podle výše uvedeného schématu zapojení. Nejprve připojte svorku 12V transformátoru k zápornému konci diody a 10K rezistor připojte ke kladnému konci diody a poté připojte svorku 0V transformátoru k druhému konci odporu. Nyní připojte první kanál osciloskopu ke vstupní straně a druhý kanál k výstupní straně. Zapněte transformátor a osciloskop. Uvidíte vyříznutý kladný poloviční cyklus výstupního signálu.

Během kladného polovičního cyklu je dioda v obráceném předpětí, takže není výstupní napětí, a během záporného polovičního cyklu přechází dioda v předpětí a na výstupu dochází k poklesu napětí. Proto vidíme oříznutý pozitivní polocyklus.

2. Pozitivní Clipper řady s předpětím

Mnohokrát potřebujeme jen malou část signálu, abychom byli odříznuti. K tomu se používá předpětí. Když tedy spojíme předpětí s odporem, pak je výstupní napětí rozdílem mezi vstupním napětím a předpětím. Takto se kladná polovina sevře na požadovanou úroveň napětí. Pokud zadáte záporné napětí (obrázek 2), ořízne část negativního cyklu, jak je znázorněno níže, protože záporné napětí se sčítá se vstupním napětím.

3. Series Negativní Clipper

Jak název napovídá, tento obvod odřízne záporný poloviční cyklus vstupního signálu. Dioda je zapojena do série s výstupem, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Při návrhu obvodu postupujte podle výše uvedeného schématu zapojení. Nejprve připojte svorku 12V transformátoru na kladný konec diody a 10K odpor na záporný konec diody a poté připojte svorku 0V transformátoru na druhý konec odporu. Nyní připojte první kanál osciloskopu ke vstupní straně a druhý kanál k výstupní straně. Zapněte transformátor a osciloskop. A uvidíte oříznutý záporný poloviční cyklus výstupního signálu.

Během kladné poloviny cyklu je dioda v předpětí, takže k poklesu napětí dochází na výstupu a během záporné poloviny cyklu je dioda v obráceném předpětí a na výstupu není výstupní napětí. Proto vidíme oříznutý záporný poloviční cyklus.

4. Negativní Clipper řady s předpětím

Funguje to na stejném principu jako sériově předpjatý strojek. Zde se však záporné předpětí používá k oříznutí záporné části signálu, protože kladné předpětí se přidá ke vstupnímu napětí.

5. Shunt Positive Clipper

V Shunt / Parallel Clipper je dioda připojena na výstupní stranu a odpor na vstupní straně. Říká se tomu paralelní, protože výstup je vyvíjen paralelně s diodou. Schéma zapojení je zobrazeno níže:

Při návrhu obvodu postupujte podle výše uvedeného schématu zapojení. Nejprve připojte svorku 12V transformátoru k 10K rezistoru a připojte kladný konec diody k tomuto odporu a poté připojte svorku 0V transformátoru k zápornému konci diody. Nyní připojte první kanál osciloskopu ke vstupní straně a druhý kanál k výstupní straně. Zapněte transformátor a osciloskop. Uvidíte vyříznutý kladný poloviční cyklus výstupního signálu.

Během kladného polovičního cyklu je dioda v předpětí, takže funguje jako zkrat a v případě zkratu není žádné výstupní napětí. Nyní během záporné poloviny cyklu přejde dioda v opačném zkreslení a funguje jako otevřený obvod a výstupní napětí se rovná vstupnímu napětí. Proto vidíme oříznutý pozitivní polocyklus.

6. Shunt Positive Clipper with Bias Voltage

Tento typ zastřihovače funguje stejně jako dříve popsané zkreslené zastřihovače, ale tentokrát je zkreslené napětí spojeno s diodou. Takže při pozitivním předpětí odřízne pouze kladnou část, ale zatímco je předpjatý negativně, odřízne také část části záporného polovičního cyklu, jak je znázorněno na obrázku níže.

7. Vypněte negativní Clipper

Tento filtr je navržen stejně jako zkratovací posúvač, pouze dioda je připojena opačně. Schéma zapojení je uvedeno níže:

Nejprve připojte svorku 12V transformátoru k 10K odporu a připojte záporný konec diody k tomuto odporu a poté připojte svorku 0V transformátoru ke kladnému konci diody. Nyní připojte první kanál osciloskopu ke vstupní straně a druhý kanál k výstupní straně. Zapněte transformátor a osciloskop. A uvidíte oříznutý záporný poloviční cyklus výstupního signálu.

Během kladné poloviny cyklu je dioda v opačném zkreslení, takže funguje jako otevřený obvod a výstupní napětí se rovná vstupnímu napětí. Nyní během záporné poloviny cyklu přejde dioda do předpětí a funguje jako zkrat a v případě zkratu není žádné výstupní napětí. Proto vidíme oříznut záporný poloviční cyklus.

8. Odpojte záporný Clipper s předpětím

Jsou také podobné sériovým záporným zkreslením, ale tentokrát je napětí spojeno s diodou. K dosažení oříznutí v záporném cyklu musíte použít napětí se záporným předpětím a kladný cyklus s pozitivním předpětím k oříznutí.

9. Kombinované nůžky

Tyto nůžky se používají k odříznutí pozitivního i negativního cyklu na určitou úroveň. K tomu jsou použity dvě diody v opačných směrech. K regulaci oříznutí lze použít zkreslení napětí tak, aby se oříznutí provedlo na rozdíl napětí mezi vstupním a zkreslujícím napětím. Schéma zapojení je uvedeno níže:

Postupujte podle schématu zapojení uvedeného výše. Tento obvod je stejný jako výše uvedené paralelní / bočníkové obvody, ale zde jsme použili dvě diody. Vytvořili jsme obvod bez použití zkreslení napětí, takže na výstupu budou oba cykly oříznuty.

Během kladného polovičního cyklu je D2 předpjatý dopředu a D1 v obráceném předpětí. Takže D2 se stane zkratem a D1 bude otevřeným obvodem. A podobně u záporného polovičního cyklu dojde k opaku výše uvedené podmínky. Ale výstup bude na úrovni rozdílu napětí a protože jsme nepoužili zkreslení napětí, takže oba cykly budou oříznuty.