Схемы диодных ограничителей: дизайн и демонстрация

Как следует из названия, схема Clipper используется для «обрезки» части входного сигнала без искажения оставшейся части формы волны. Это схема формирования волны. Это может быть очень полезно в схемах, где входной сигнал достигает более высокого значения напряжения, чем ожидаемое. Эти схемы могут быть реализованы различными способами в зависимости от конфигурации или функции диода.

Ограничение выполняется либо положительного, либо отрицательного цикла, изменяя конфигурацию диода. Таким образом, есть положительные или отрицательные клиперы в зависимости от того, какой цикл обрезается. Здесь мы объясним и продемонстрируем различные типы машинок для стрижки с помощью осциллографа.

Основными видами машинок для стрижки являются:

1. Серия Positive Clipper
2. Последовательный положительный клиппер с напряжением смещения
3. Серии негативных клипсаторов
4. Последовательный отрицательный клиппер с напряжением смещения
5. Шунтирующий положительный клиппер
6. Шунтирующий положительный клиппер с напряжением смещения
7. Шунтирующий отрицательный клипер
8. Шунтирующий отрицательный клиппер с напряжением смещения
9. Комбинированный клипер

1. Серия Positive Clipper

Как следует из названия, эта схема отсекает положительный полупериод входного сигнала. Диод подключается последовательно с выходом, как показано на рисунке ниже:

Чтобы разработать схему, просто следуйте приведенной выше схеме. Сначала подключите клемму 12 В трансформатора к отрицательному концу диода и подключите резистор 10 кОм к положительному концу диода, а затем подключите клемму 0 В трансформатора к другому концу резистора. Теперь подключите первый канал осциллографа к стороне входа, а второй канал - к стороне выхода. Включите трансформатор и осциллограф. И вы увидите, что положительный полупериод выходного сигнала обрезан.

Во время положительного полупериода диод находится в обратном смещении, поэтому выходное напряжение отсутствует, а во время отрицательного полупериода диод переходит в прямое смещение, и на выходе происходит падение напряжения. Следовательно, мы видим, что положительный полупериод обрезается.

2. Последовательный положительный клиппер с напряжением смещения

Часто нам нужно обрезать только небольшую часть сигнала. Для этого используется напряжение смещения. Итак, когда мы соединяем напряжение смещения с сопротивлением, выходное напряжение представляет собой разницу между входным напряжением и напряжением смещения. Таким образом, положительная половина зажимается до желаемого уровня напряжения. Если вы подадите отрицательное напряжение (рис. 2), оно ограничит часть отрицательного цикла, как показано ниже, потому что отрицательное напряжение будет складываться с входным напряжением.

3. Серийный отрицательный клипер

Как следует из названия, эта схема отсекает отрицательный полупериод входного сигнала. Диод подключается последовательно с выходом, как показано на рисунке ниже:

Чтобы разработать схему, просто следуйте приведенной выше схеме. Сначала подключите клемму 12 В трансформатора к положительному концу диода и подключите резистор 10 кОм к отрицательному концу диода, а затем подключите клемму 0 В трансформатора к другому концу резистора. Теперь подключите первый канал осциллографа к стороне входа, а второй канал - к стороне выхода. Включите трансформатор и осциллограф. И вы увидите, что отрицательный полупериод выходного сигнала обрезан.

Во время положительного полупериода диод находится в прямом смещении, поэтому на выходе происходит падение напряжения, а в течение отрицательного полупериода диод переключается в обратное смещение, и выходное напряжение на выходе отсутствует. Следовательно, мы видим, что отрицательный полупериод обрезается.

4. Последовательный отрицательный клиппер с напряжением смещения

Это работает по тому же принципу, что и машинка для стрижки с положительным смещением. Но здесь отрицательное напряжение смещения используется для ограничения отрицательной части сигнала, потому что положительное напряжение смещения добавляется к входному напряжению.

5. Шунтирующий положительный клиппер

В шунтирующем / параллельном ограничителе диод подключается к выходной стороне, а сопротивление подключается к входной стороне. Он называется параллельным, потому что вывод развернут параллельно диоду. Принципиальная схема показана ниже:

Чтобы разработать схему, следуйте схеме, показанной выше. Сначала подключите клемму 12 В трансформатора к резистору 10 кОм и подключите положительный конец диода к этому резистору, а затем подключите клемму 0 В трансформатора к отрицательному концу диода. Теперь подключите первый канал осциллографа к стороне входа, а второй канал - к стороне выхода. Включите трансформатор и осциллограф. И вы увидите, что положительный полупериод выходного сигнала обрезан.

Во время положительного полупериода диод находится в прямом смещении, поэтому он действует как короткое замыкание, и в случае короткого замыкания отсутствует выходное напряжение. Теперь во время отрицательного полупериода диод переходит в обратное смещение и действует как разомкнутая цепь, и выходное напряжение становится равным входному. Следовательно, мы видим, что положительный полупериод обрезается.

6. Шунтирующий положительный клиппер с напряжением смещения.

Этот тип ограничителя также работает так же, как и ранее описанные ограничители смещения, но на этот раз напряжение смещения связано с диодом. Таким образом, при положительном смещении он отсекает только положительную часть, но при отрицательном смещении он также отсекает некоторую часть отрицательного полупериода, как показано на диаграмме ниже.

7. Шунтирующий отрицательный клипер

Этот фильтр устроен так же, как и шунтирующий положительный ограничитель, только диод подключен в обратном направлении. Принципиальная схема приведена ниже:

Сначала подключите клемму 12 В трансформатора к резистору 10 кОм и подключите отрицательный конец диода к этому резистору, а затем подключите клемму 0 В трансформатора к положительному концу диода. Теперь подключите первый канал осциллографа к стороне входа, а второй канал - к стороне выхода. Включите трансформатор и осциллограф. И вы увидите, что отрицательный полупериод выходного сигнала обрезан.

Во время положительного полупериода диод находится в обратном смещении, поэтому он действует как разомкнутая цепь, и выходное напряжение становится равным входному. Теперь во время отрицательного полупериода диод переходит в прямое смещение и действует как короткое замыкание, а в случае короткого замыкания выходное напряжение отсутствует. Следовательно, мы видим, что отрицательный полупериод обрезается.

8. Шунтирующий отрицательный клиппер с напряжением смещения.

Они также похожи на последовательные ограничители с отрицательным смещением, но на этот раз напряжение подается на диод. Вы должны использовать отрицательное напряжение смещения для ограничения отрицательного цикла и положительное смещение для ограничения положительного цикла.

9. Комбинированные машинки для стрижки

Эти кусачки используются для обрезания как положительных, так и отрицательных циклов до определенного уровня. Для этого используются два диода в противоположных направлениях. Для регулирования ограничения может применяться напряжение смещения, так что ограничение выполняется для разницы напряжений между входным напряжением и напряжением смещения. Принципиальная схема приведена ниже:

Просто следуйте схеме, показанной выше. Эта схема такая же, как и вышеупомянутые параллельные / шунтирующие схемы, но мы использовали здесь два диода. Мы создали схему без использования напряжения смещения, поэтому на выходе оба цикла будут отключены.

Во время положительного полупериода D2 смещен в прямом направлении, а D1 - в обратном. Таким образом, D2 станет коротким замыканием, а D1 будет разомкнутым. Аналогично, для отрицательного полупериода произойдет противоположное вышеуказанному условию. Но выход будет на уровне разности напряжений, и, поскольку мы не использовали напряжение смещения, оба цикла будут обрезаны.