Kelepçe (elektronik) - Clamper (electronics)
Bir kelepçe , bir sinyalin pozitif veya negatif tepe sapmalarını, DC değerini kaydırarak belirli bir değere sabitleyen elektronik bir devredir . Kıskaç, sinyalin tepeden tepeye gezinmesini sınırlamaz, tepeleri referans seviyesinde yerleştirmek için tüm sinyali yukarı veya aşağı hareket ettirir. Bir diyot kelepçesi (basit, yaygın bir tür), elektrik akımını yalnızca bir yönde ileten ve sinyalin referans değerini aşmasını önleyen bir diyottan oluşur ; ve depolanan yükten bir DC sapması sağlayan bir kapasitör . Kondansatör , direnç yüküyle birlikte kelepçenin etkili olacağı frekans aralığını belirleyen bir zaman sabiti oluşturur .
Genel işlev
Bir kenetleme devresi (aynı zamanda kıskaç olarak da bilinir), bir dalga biçiminin üst veya alt ucunu sabit bir DC voltaj seviyesine bağlayacaktır. Bu devreler aynı zamanda DC voltaj restoratörleri olarak da bilinir. Kelepçeler hem pozitif hem de negatif kutuplarda inşa edilebilir. Tarafsız olduğunda, kenetleme devreleri voltaj alt sınırını (veya negatif kıskaçlar durumunda üst sınırı) 0 volta sabitler. Bu devreler, ortalama DC seviyesi etrafında salınan, kapasitif olarak bağlanmış bir sinyale kıyasla bir dalga formunun tepe noktasını belirli bir DC seviyesine sıkıştırır.
Kenetleme ağı, bir sinyali farklı bir dc seviyesine "kenetleyecek" bir ağdır. Şebeke bir kapasitör, bir diyot ve bir direnç elemanına sahip olmalıdır, ancak ek bir kayma sağlamak için bağımsız bir dc kaynağı da kullanabilir. R ve C'nin büyüklüğü, zaman sabiti RC, diyotun iletken olmadığı aralıkta kapasitör üzerindeki voltajın önemli ölçüde deşarj olmasını sağlayacak kadar büyük olacak şekilde seçilmelidir.
Türler
Kelepçe devreleri işlemlerine göre kategorize edilir; negatif veya pozitif ve önyargılı veya tarafsız. Pozitif bir kelepçe devresi (negatif tepe kelepçesi), bir giriş sinyalinden tamamen pozitif bir dalga formu çıkarır; tüm dalga formunun 0 V'den büyük olması için giriş sinyalini dengeler. Negatif bir kıskaç bunun tersidir — bu kıskaç, bir giriş sinyalinden tamamen negatif bir dalga formu çıkarır. Diyot ve toprak arasındaki ön gerilim, çıkış gerilimini bu miktarda dengeler.
Örneğin, tepe değeri 5 V (V INpeak = 5 V) olan bir giriş sinyali, 3 V'luk (V BIAS = 3 V) bir önyargıya sahip bir pozitif kelepçeye uygulanır , tepe çıkış voltajı şöyle olacaktır:
- V OUTpeak = 2 × V INpeak + V BIAS
- V OUTpeak = 2 × 5 V + 3 V
- V OUTpeak = 13 V
Tepeden tepeye gezinmenin 2 V'ta kaldığını unutmayın.
Olumlu tarafsız
AC giriş sinyalinin negatif döngüsünde, diyot ileri doğru eğimlidir ve kondansatörü V IN'in tepe negatif değerine yükleyerek iletir . Pozitif döngü sırasında, diyot ters eğilimlidir ve bu nedenle iletmez. Bu nedenle çıkış voltajı kapasitörde depolanan voltaj artı giriş voltajına eşittir, bu nedenle V OUT = V IN + V INpeak . Buna Villard devresi de denir .
Negatif tarafsız
Negatif tarafsız bir kelepçe, eşdeğer pozitif kelepçenin tersidir. Giriş AC sinyalinin pozitif döngüsünde, diyot ileri doğru eğimlidir ve kondansatörü V IN'in tepe pozitif değerine yükleyerek iletir . Negatif döngü sırasında, diyot ters eğilimlidir ve bu nedenle iletmez. Bu nedenle çıkış voltajı, kapasitörde depolanan voltaj artı tekrar giriş voltajına eşittir, bu nedenle V OUT = V IN - V INpeak .
Olumlu önyargılı
Pozitif önyargılı bir voltaj pensi, eşdeğer bir tarafsız pens ile aynıdır, ancak V BIAS önyargı miktarı ile çıkış voltajı ofsetiyle . Böylece, V OUT = V IN + (V INpeak + V BIAS ).
Negatif taraflı
Negatif önyargılı bir voltaj pensi aynı şekilde eşdeğer bir tarafsız pens ile aynıdır, ancak çıkış voltajı V BIAS ile negatif yönde ofsettir . Böylece, V OUT = V IN - (V INpeak + V BIAS ).
Op-amp devresi
Şekil, sıfır olmayan referans sıkıştırma voltajına sahip bir op-amp kelepçe devresini göstermektedir. Buradaki avantaj, sıkıştırma seviyesinin tam olarak referans geriliminde olmasıdır. Diyotun ileri voltaj düşüşünü hesaba katmaya gerek yoktur (bu, referans voltajına eklediği için önceki basit devrelerde gereklidir). Diyot voltaj düşüşünün devre çıkışı üzerindeki etkisi, amplifikatörün kazancı ile bölünerek önemsiz bir hataya neden olacaktır. Devre ayrıca, basit diyot devresine kıyasla küçük giriş sinyallerinde doğrusallıkta büyük bir gelişmeye sahiptir ve yükteki değişikliklerden büyük ölçüde etkilenmez.
Giriş koruması için sıkıştırma
Kelepçeleme, bir giriş sinyalini, orijinal girişin sinyal aralığından yararlanamayan veya bundan zarar görebilecek bir cihaza uyarlamak için kullanılabilir.
Operasyon prensipleri
AC giriş voltajının ilk negatif fazında, pozitif kıskaç devresindeki kapasitör hızla şarj olur. Olarak V de pozitif olmaktadır, kapasitör gerilim çiftleştirici olarak da hizmet eder; bu eşdeğer depolanmış yana V de negatif çevrimi esnasında, bu içerir yaklaşık pozitif döngüsü sırasında geriliminin. Bu, esasen yük tarafından görülen voltajı ikiye katlar. Olarak V de negatif olur, kapasitör aynı voltajının bir pil olarak işlev görür V bölgesi . Voltaj kaynağı ve kondansatör, yük tarafından görüldüğü gibi sıfır net voltajla sonuçlanarak birbirini dengeler.
Yükleniyor
Kapasitörlü pasif tip kelepçeler ve ardından yüke paralel bir diyot için, yük performansı önemli ölçüde etkileyebilir. R ve C'nin büyüklüğü , zaman sabiti, diyotun iletken olmayan aralığı sırasında kapasitör üzerindeki voltajın önemli ölçüde boşalmamasını sağlayacak kadar büyük olacak şekilde seçilir . Çok düşük (ağır yük) bir yük direnci, kapasitörün kısmen boşalmasına ve dalga formu tepe noktalarının amaçlanan kelepçe voltajından kaymasına neden olacaktır. Bu etki, düşük frekanslarda en yüksektir. Daha yüksek bir frekansta, kapasitörün boşalması için çevrimler arasında daha az zaman vardır.
Kapasitör, yük deşarjının üstesinden gelmek için keyfi olarak büyük yapılamaz. İletim aralığı sırasında, kondansatör yeniden şarj edilmelidir. Bunu yapmak için geçen süre farklı bir zaman sabiti tarafından yönetilir, bu süre sürücü devresinin kapasitansı ve iç empedansı tarafından belirlenir. Tepe gerilime bir çeyrek döngüde ulaşıldığı ve ardından tekrar düşmeye başladığı için, kapasitörün çeyrek döngüde yeniden şarj edilmesi gerekir. Bu gereksinim, düşük bir kapasitans değeri gerektirir.
Kapasitans değeri için birbiriyle çelişen iki gereklilik, yüksek sürüş empedansı ve düşük yük empedansı olan uygulamalarda uzlaşmaz olabilir. Bu gibi durumlarda, yukarıda açıklanan op-amp devresi gibi aktif bir devre kullanılmalıdır.
Önyargılı ve önyargılı olmayan
Bir voltaj kaynağı ve direnç kullanarak, kıskaç, çıkış voltajını farklı bir değere bağlamak için önyargılı olabilir. Potansiyometreye sağlanan voltaj, pozitif veya negatif bir kelepçe durumunda sıfırdan ofsete eşit olacaktır (ideal bir diyot varsayılarak) (kelepçe tipi, ofsetin yönünü belirleyecektir). Pozitif veya negatif bir negatif voltaj verilirse, dalga formu x eksenini geçecek ve karşı tarafta bu büyüklükte bir değere bağlanacaktır. Zener diyotları, bir voltaj kaynağı ve potansiyometre yerine de kullanılabilir, dolayısıyla ofseti Zener voltajında ayarlar.
Örnekler
Analog televizyon alıcılarında kenetleme devreleri yaygındı . Bu setler, hat kesme (geri izleme) periyodunun 'arka verandası' sırasında video sinyalinin voltajını 0 V'a döndüren bir DC restoratör devresine sahiptir. Düşük frekanslı parazit, özellikle sinyal üzerine indüklenen güç hattı uğultusu, renderlemeyi bozar. ve aşırı durumlarda setin senkronizasyonunu kaybetmesine neden olur . Bu girişim, bu yöntemle etkili bir şekilde giderilebilir.
Ayrıca bakınız
Referanslar
daha fazla okuma
- RM Marston (1991). Diyot, Transistör ve Fet Devreleri Kılavuzu . Yenilik. s. 13–17. ISBN 978-1-4831-3540-3 .
- Doğrultucu Uygulamaları El Kitabı HB214 / D Rev. 2 . Yarıiletken AÇIK . Kasım 2001. s. 160–161.
- JA Coekin (1975). Yüksek Hızlı Darbe Teknikleri . Bergama. s. 60–64. ISBN 978-1-4831-0548-2 .