Eine Schaltung, die die Spitze einer Wellenform entfernt, wird als Clipper bezeichnet. Ein negativer Clipper ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Clapper Schaltung Betrieb Analyse
Diese schematische darstellung wurde produziert mit Xcircuit schematische erfassen programm. Xcircuit hat die folgende SPICE-Netzliste erstellt, mit Ausnahme des zweiten und vorletzten Zeilenpaares, das mit einem Texteditor eingefügt wurde.
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*SPICE 03437.eps * A K ModelName D1 0 2 diode R1 2 1 1.0k V1 1 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran .05m 3m .end |
Clipper: clips negative peak bei-0,7 V.
Positive Halbe Zyklus
Während die positive halbe zyklus der 5 V peak eingang, die diode ist umgekehrt vorgespannt. Die Diode leitet nicht. Es ist, als ob die Diode nicht da wäre. Die positive Halbwelle ist am Ausgang V(2) in der folgenden Abbildung unverändert. Da die positiven Ausgangsspitzen tatsächlich die Eingangssinuswelle V (1) überlagern, wurde die Eingabe zur Verdeutlichung im Diagramm nach oben verschoben. In Muskatnuss, dem Gewürzanzeigemodul, wird dies durch den Befehl „plot v (1) + 1)“ erreicht.
V (1) + 1 ist eigentlich V(1), eine 10 Vptp sinus welle, offset durch 1 V für display klarheit. V (2) ausgang ist abgeschnitten zu-0,7 V, durch diode D1.
Negative Halb Zyklus
Während die negative halb zyklus von sinus welle eingang der abbildung oben, die diode ist vorwärts vorgespannt,, dass ist, durchführung. Die negative Halbwelle der Sinuswelle wird kurzgeschlossen. Die negative Halbwelle von V (2) würde bei 0 V für eine ideale Diode abgeschnitten. Die Wellenform wird aufgrund des Durchlassspannungsabfalls der Siliziumdiode bei -0,7 V abgeschnitten. Das Spice-Modell ist standardmäßig auf 0,7 V eingestellt, es sei denn, die Parameter in der Model-Anweisung geben etwas anderes an. Germanium- oder Schottky-Dioden klemmen bei niedrigeren Spannungen.
Eine genauere Untersuchung des negativen abgeschnittenen Peaks (Abbildung oben) zeigt, dass er dem Eingang für eine kurze Zeit folgt, während sich die Sinuswelle in Richtung -0,7 V bewegt. Die Diode ist jedoch während des größten Teils nicht für die gesamte Halbwelle leitend.
Symmetrische Clipperschaltung
Das Hinzufügen einer antiparallelen Diode zu der vorhandenen Diode in der obigen Abbildung ergibt den symmetrischen Clipper in der folgenden Abbildung.
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*SPICE 03438.eps D1 0 2 diode D2 2 0 diode R1 2 1 1.0k V1 1 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.05m 3m .end |
Symmetrische clipper: Anti-parallel dioden clip sowohl positive und negative spitzen, so dass eine ± 0,7 V ausgang.
Diode D1 klemmt den negativen Peak bei -0,7 V wie zuvor. Die zusätzliche Diode D2 leitet für positive Halbzyklen der Sinuswelle, wenn sie 0,7 V überschreitet, die Durchlassdiode ab. Der Rest der Spannung fällt am Vorwiderstand ab. Somit sind beide Peaks der Eingangssinuswelle in der folgenden Abbildung abgeschnitten. Die Netto-Liste ist in Abbildung oben
Diode D1 clips bei-0,7 V, wie es leitet während negative peaks. D2 führt für positive Peaks, Clipping bei 0.7V
Allgemeine Form des Diodenschneiders
Die allgemeinste Form des Diodenschneiders ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Für eine ideale Diode erfolgt das Clipping auf dem Niveau der Clipping-Spannung V1 und V2. Die Spannungsquellen wurden jedoch angepasst, um den Durchlassabfall der realen Siliziumdioden von 0,7 V zu berücksichtigen. D1 klemmt bei 1,3 V + 0,7 V = 2,0 V, wenn die Diode zu leiten beginnt. D2 klemmt bei -2,3 V -0,7 V = -3,0 V, wenn D2 leitet.
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*SPICE 03439.eps V1 3 0 1.3 V2 4 0 -2.3 D1 2 3 diode D2 4 2 diode R1 2 1 1.0k V3 1 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.05m 3m .end |
D1 klemmt die Eingangssinuswelle an 2V. D2 klemmt an -3V.
Der Clipper in der Abbildung oben muss nicht beide Ebenen clippen. Um auf einer Ebene mit einer Diode und einer Spannungsquelle zu klemmen, entfernen Sie die andere Diode und Quelle.
Die Netto-Liste ist in der Abbildung oben. Die Wellenformen in der folgenden Abbildung zeigen das Clipping von v(1) am Ausgang v(2).
D1 klemmt die Sinuswelle bei 2V. D2 klemmt bei -3V.
Zenerdioden-Clipper
Im Abschnitt „Zenerdiode“ befindet sich auch eine Zenerdioden-Clipper-Schaltung. Eine Zenerdiode ersetzt sowohl die Diode als auch die Gleichspannungsquelle.
Praktische Anwendung von Clipper-Schaltungen
Eine praktische Anwendung eines Clippers besteht darin, zu verhindern, dass ein verstärktes Sprachsignal einen Funksender in Abbildung unten übersteuert. Über Fahren der Sender erzeugt unechte Funksignale, die Störungen mit anderen Stationen verursacht. Der Clipper ist eine Schutzmaßnahme.
Clipper verhindert das Überfahren des Funksenders durch Sprachspitzen.
Eine Sinuswelle kann durch Übersteuern eines Clippers quadriert werden. Eine weitere wichtige Anwendung ist der Schutz von exponierten Eingängen von integrierten Schaltungen. Der Eingang des IC ist wie am Knoten „2“ der obigen Abbildung mit einem Diodenpaar verbunden. Die Spannungsquellen werden durch die Stromversorgungsschienen des IC ersetzt. Beispielsweise verwenden CMOS-ics 0 V und +5 V. Analoge Verstärker verwenden möglicherweise ± 12 V für die Quellen V1 und V2.
- ÜBERPRÜFUNG
- Ein Widerstand und eine Diode, die von einer Wechselspannungsquelle angesteuert werden, schneiden das an der Diode beobachtete Signal ab.
- Ein Paar antiparalleler Si-Dioden klemmt symmetrisch bei ±0,7 V
- Das geerdete Ende einer Clipper-Diode (n) kann getrennt und mit einer Gleichspannung verdrahtet werden, um auf einem beliebigen Pegel zu klemmen.
- Ein Clipper kann als Schutzmaßnahme dienen, um zu verhindern, dass ein Signal die Clipgrenzen überschreitet.
VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:
- Clipper und Clamper Schaltungen Arbeitsblatt