Clamper (elektronika) - Clamper (electronics)
A befogó olyan elektronikus áramkör, amely a jel pozitív vagy negatív csúcskördülését egy meghatározott értékre rögzíti DC értékének eltolásával. A befogó nem korlátozza a jel csúcstól csúcsig terjedését, hanem az egész jelet felfelé vagy lefelé mozgatja úgy, hogy a csúcsokat a referencia szintre helyezze. A dióda bilincs (egyszerű, általános típus) egy diódából áll , amely csak egy irányban vezet elektromos áramot, és megakadályozza, hogy a jel meghaladja a referenciaértéket; és egy kondenzátort , amely DC eltolást biztosít a tárolt töltésből. A kondenzátor egy időállandót alkot az ellenállás terhelésével, amely meghatározza azt a frekvenciatartományt, amely felett a befogó hatásos lesz.
Általános funkció
A befogó áramkör (más néven befogó) a hullámforma felső vagy alsó szélső részét rögzített egyenáramú feszültségszinthez köti. Ezeket az áramköröket egyenfeszültség-helyreállítóként is ismerik. A szorítók pozitív és negatív polaritásban egyaránt felépíthetők. Elfogatlan állapotban a szorító áramkörök 0 voltra rögzítik a feszültség alsó határát (vagy negatív bilincsek esetén a felső határt). Ezek az áramkörök egy hullámforma csúcsát egy meghatározott DC szintre szorítják egy kapacitívan kapcsolt jelhez képest, amely az átlagos DC szintje körül ingadozik.
A szorítóhálózat olyan, amely egy jelet egy másik DC szintre "szorít". A hálózatnak tartalmaznia kell egy kondenzátort, egy diódát és egy rezisztív elemet, de önálló egyenáramú tápellátást is alkalmazhat egy további eltolás bevezetésére. Az R és C nagyságát úgy kell megválasztani, hogy az RC időállandó elég nagy legyen ahhoz, hogy a kondenzátoron átmenő feszültség ne merüljön ki jelentősen abban az időtartamban, amely alatt a dióda nem vezető.
Típusok
A szorító áramkörök működésük szerint vannak kategorizálva; negatív vagy pozitív, és elfogult vagy elfogulatlan. A pozitív befogó áramkör (negatív csúcs befogó) tisztán pozitív hullámformát ad ki egy bemenő jelből; ellensúlyozza a bemeneti jelet úgy, hogy az összes hullámforma nagyobb legyen, mint 0 V. A negatív bilincs ennek az ellentéte - ez a bilincs tisztán negatív hullámformát ad ki egy bemeneti jelből. A dióda és a föld közötti torzító feszültség ellensúlyozza a kimeneti feszültséget ezzel az összeggel.
Például egy 5 V csúcsértékű (V INpeak = 5 V) bemeneti jelet adunk egy pozitív bilincsre 3 V előfeszítéssel (V BIAS = 3 V), a csúcs kimeneti feszültség a következő lesz:
- V OUTpeak = 2 × V INpeak + V BIAS
- V OUTpeak = 2 × 5 V + 3 V
- V OUTpeak = 13 V
Vegye figyelembe, hogy a csúcstól csúcsig terjedő kirándulás 2 V értéken marad
Pozitív elfogulatlan
.svg)
A bemenő AC jel negatív ciklusában a dióda előre torzul és vezet, a kondenzátort a V IN negatív csúcsértékéig töltve . A pozitív ciklus során a dióda fordított torzítású, így nem vezet. A kimeneti feszültség tehát megegyezik a kondenzátorban tárolt feszültséggel és a bemeneti feszültséggel, tehát V OUT = V IN + V INpeak . Ezt Villard-áramkörnek is nevezik .
Negatív elfogulatlan
.svg)
A negatív, elfogulatlan bilincs ellentéte az egyenértékű pozitív bilincsnek. A váltakozó áramú bemeneti jel pozitív ciklusában a dióda előre torzul és vezet, a kondenzátort a V IN csúcs pozitív értékére töltve . A negatív ciklus során a dióda fordított torzítású, így nem vezet. A kimeneti feszültség tehát megegyezik a kondenzátorban tárolt feszültség plusz a bemeneti feszültséggel, tehát V OUT = V IN - V INpeak .
Pozitív elfogult
.svg)
A pozitív előfeszített feszültség bilincs megegyezik egy ekvivalens elfogulatlan szorítóval, de a kimeneti feszültséget ellensúlyozza a V BIAS torzítási mennyiség . Így V OUT = V IN + (V INpeak + V BIAS ).
Negatív elfogult
.svg)
A negatív előfeszített bilincs ugyanúgy megegyezik egy ekvivalens előfeszítetlen bilincsrel, de a kimeneti feszültség negatív irányban van eltolva a V BIAS torzítási mennyiséggel . Így V OUT = V IN - (V INpeak + V BIAS ).
Op-amp áramkör
Az ábra egy op-amp bilincs áramkört mutat, nulla referencia szorítófeszültséggel. Előnye, hogy a szorító szint pontosan a referenciafeszültségen van. Nem kell figyelembe venni a dióda előremenő feszültségesését (ami az előző egyszerű áramkörökben szükséges, mivel ez növeli a referenciafeszültséget). A diódafeszültség áramköri kimenetre gyakorolt hatását elosztjuk az erősítő erősítésével, ami jelentéktelen hibát eredményez. Az áramkör kis bemeneti jeleknél az egyszerű diódás áramkörhöz képest szintén nagymértékben javítja a linearitást, és a terhelés változásai nagyrészt nem befolyásolják.
Befogás a bemeneti védelem érdekében
A rögzítéssel a bemeneti jelet olyan eszközhöz lehet igazítani, amely nem képes kihasználni az eredeti bemenet jeltartományát, vagy károsíthatja azt.
Működési elvek
A váltakozó áramú bemeneti feszültség első negatív fázisa alatt a pozitív szorító áramkörben lévő kondenzátor gyorsan töltődik. Amint V in pozitív lesz, a kondenzátor feszültség-duplázóként szolgál; mivel azt tárolt egyenértékű V a során a negatív ciklus, ez biztosítja közel, hogy a feszültség alatt pozitív ciklusban. Ez lényegében megduplázza a terhelés által látott feszültséget. Ahogy a V in negatívvá válik, a kondenzátor ugyanolyan V in feszültségű akkumulátorként működik . A feszültségforrás és a kondenzátor ellentétesek egymással, ami a terhelés alapján nulla nettó feszültséget eredményez.
Betöltés
Kondenzátorral ellátott passzív típusú bilincsek, amelyeket a terheléssel párhuzamosan dióda követ, a terhelés jelentősen befolyásolhatja a teljesítményt. Az R és C nagyságát úgy választják meg, hogy az időállandó,, elég nagy legyen ahhoz, hogy a kondenzátoron átmenő feszültség ne merüljön ki jelentősen a dióda nem vezető intervalluma alatt. A túl alacsony terhelési ellenállás (nagy terhelés) részben lemeríti a kondenzátort, és a hullámforma csúcsai elmozdulnak a tervezett bilincs feszültségétől. Ez a hatás alacsony frekvenciákon a legnagyobb. Nagyobb frekvencián kevesebb idő van a ciklusok között a kondenzátor kisütésére.
A kondenzátor nem tehető önkényesen nagyra a terhelés kisülésének leküzdésére. A vezetési intervallum alatt a kondenzátort fel kell tölteni. Az ehhez szükséges időt egy másik időállandó szabályozza, amelyet a meghajtó áramkör kapacitása és belső impedanciája állít be. Mivel a csúcsfeszültséget egy negyedciklus alatt érik el, majd újra csökkenni kezd, a kondenzátort negyedciklus alatt kell feltölteni. Ez a követelmény alacsony kapacitást igényel.
A kapacitásérték két ellentmondásos követelménye összeegyeztethetetlen lehet olyan alkalmazásokban, ahol nagy a vezetési impedancia és az alacsony terhelésű impedancia. Ilyen esetekben aktív áramkört kell használni, például a fent leírt op-amp áramkört.
Elfogult és nem elfogult
Feszültségforrás és ellenállás használatával a befogó előfeszíthető, hogy a kimeneti feszültséget egy másik értékhez kösse. A potenciométerre táplált feszültség megegyezik a nullától számított eltolással (ideális diódát feltételezve) pozitív vagy negatív befogás esetén (a befogó típusa határozza meg az eltolás irányát). Ha negatív feszültséget vezetnek pozitív vagy negatív irányba, a hullámforma keresztezi az x tengelyt és az ellenkező oldalon ekkora értékhez kötődik. A Zener diódák feszültségforrás és potenciométer helyett is használhatók, így az eltolást a Zener feszültségére állíthatjuk.
Példák
A rögzítő áramkörök gyakoriak voltak az analóg televíziós vevőkészülékekben. Ezeknek a készleteknek van egy egyenáramú helyreállító áramköre, amely a videojel feszültségét a vonalvezetés (visszavezetés) „hátsó tornácán” 0 V-ra állítja vissza. A jelre indukált alacsony frekvenciájú interferencia, különösen az elektromos vezeték zaja, elrontja és szélsőséges esetekben a készlet elveszíti a szinkronizációt . Ez az interferencia hatékonyan eltávolítható ezzel a módszerrel.
Lásd még
Hivatkozások
További irodalom
- RM Marston (1991). Dióda, tranzisztor és fet áramkörök kézikönyve . Újdonság. 13–17. ISBN 978-1-4831-3540-3 .
- Egyenirányító alkalmazások kézikönyve HB214 / D Rev. 2 . ON félvezető . 2001. nov. 160–161.
- JA Coekin (1975). Nagy sebességű pulzus technikák . Pergamon. 60–64. ISBN 978-1-4831-0548-2 .