Clippercircuits

Een circuit dat de piek van een golfvorm verwijdert, staat bekend als een clipper . Een negatieve clipper wordt getoond in de onderstaande afbeelding.

Analyse van werking van klepcircuit

Dit schematische diagram is gemaakt met het schematische opnameprogramma Xcircuit. Xcircuit produceerde de SPICE-netlijst Afbeelding hieronder, behalve het tweede en voorlaatste paar regels die met een teksteditor zijn ingevoegd.

*SPICE 03437.eps * AK Modelnaam D1 0 2 diode R1 2 1 1.0k V1 1 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran .05m 3m .end 

Clipper:knipt negatieve piek bij -0,7 V.

Positieve halve cyclus

Tijdens de positieve halve cyclus van de 5 V-piekingang wordt de diode omgekeerd voorgespannen. De diode geleidt niet. Het is alsof de diode er niet is. De positieve halve cyclus is ongewijzigd aan de uitgang V(2) in onderstaande figuur. Aangezien de positieve uitgangspieken in feite de ingangssinusgolf V(1) overlappen, is de ingang voor de duidelijkheid naar boven verschoven in de grafiek. In Nutmeg, de SPICE-displaymodule, bereikt het commando "plot v(1)+1)" dit.

V(1)+1 is eigenlijk V(1), een sinusgolf van 10 Vptp, verschoven met 1 V voor de duidelijkheid van de weergave. V(2)-uitgang wordt afgekapt op -0,7 V, door diode D1.

Negatieve halve cyclus

Tijdens de negatieve halve cyclus van sinusgolfinvoer van de bovenstaande figuur, is de diode voorwaarts voorgespannen, dat wil zeggen geleidend. De negatieve halve cyclus van de sinusgolf wordt kortgesloten. De negatieve halve cyclus van V (2) zou worden afgekapt op 0 V voor een ideale diode. De golfvorm wordt afgekapt op -0,7 V vanwege de voorwaartse spanningsval van de siliciumdiode. Het Spice-model is standaard ingesteld op 0,7 V, tenzij parameters in de modelverklaring anders aangeven. Germanium- of Schottky-diodes knippen bij lagere spanningen.

Bij nadere bestudering van de negatief afgekapte piek (figuur hierboven) blijkt dat deze de invoer gedurende een korte tijdsperiode volgt terwijl de sinusgolf naar -0,7 V beweegt. De afkapwerking is alleen effectief nadat de ingangssinusgolf -0,7 V overschrijdt. De diode geleidt echter niet gedurende de volledige halve cyclus, gedurende het grootste deel ervan.

Symmetrisch Clipper-circuit

De toevoeging van een antiparallelle diode aan de bestaande diode in de bovenstaande afbeelding levert de symmetrische clipper op in de onderstaande afbeelding.

*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:antiparallelle diodes knippen zowel positieve als negatieve pieken af, waardoor een output van ± 0,7 V overblijft.

Diode D1 knipt de negatieve piek af bij -0,7 V zoals eerder. De extra diode D2 geleidt gedurende positieve halve cycli van de sinusgolf als deze 0,7 V overschrijdt, de voorwaartse diodeval. De rest van de spanning valt over de serieweerstand. Beide pieken van de ingangssinusgolf worden dus afgekapt in het onderstaande figuur. De netlijst staat in bovenstaande afbeelding

Diode D1 clipt bij -0,7 V terwijl deze geleidt tijdens negatieve pieken. D2 geleidt voor positieve pieken, clipping bij 0,7V

Algemene vorm van de diodeclipper

De meest algemene vorm van de diodeclipper wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. Voor een ideale diode vindt de clipping plaats op het niveau van de clipspanning, V1 en V2. De spanningsbronnen zijn echter aangepast om rekening te houden met de voorwaartse daling van 0,7 V van de echte siliciumdiodes. D1 klemt bij 1,3V +0,7V=2,0V wanneer de diode begint te geleiden. D2 klemt bij -2,3V -0,7V=-3,0V als D2 geleidt.

*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 knipt de ingangssinusgolf af op 2V. D2-clips bij -3V.

De tondeuse in de bovenstaande afbeelding hoeft niet beide niveaus te knippen. Om op één niveau te knippen met één diode en één spanningsbron, verwijdert u de andere diode en bron.

De nettolijst staat in de bovenstaande afbeelding. De golfvormen in de onderstaande afbeelding tonen de clipping van v(1) bij output v(2).

D1 knipt de sinusgolf af op 2V. D2-clips bij -3V.

Zenerdiodeclipper

Er is ook een zenerdiode-clippercircuit in het gedeelte "Zenerdiode". Een zenerdiode vervangt zowel de diode als de gelijkspanningsbron.

Praktische toepassing van Clipper Circuits

Een praktische toepassing van een clipper is om te voorkomen dat een versterkt spraaksignaal een radiozender overstuurt in onderstaande afbeelding. Bij oversturing genereert de zender onechte radiosignalen die interferentie met andere stations veroorzaken. De tondeuse is een beschermende maatregel.

Clipper voorkomt overstuurde radiozender door stempieken.

Een sinusgolf kan worden rechtgezet door een tondeuse te oversturen. Een andere clippertoepassing is de bescherming van blootgestelde ingangen van geïntegreerde schakelingen. De ingang van de IC is verbonden met een paar diodes zoals bij knooppunt "2" van bovenstaande afbeelding. De spanningsbronnen worden vervangen door de voedingsrails van het IC. CMOS IC's gebruiken bijvoorbeeld 0V en +5 V. Analoge versterkers kunnen ±12V gebruiken voor de V1- en V2-bronnen.

• BEOORDELING
• Een weerstand en diode aangedreven door een wisselspanningsbron knippen het signaal dat over de diode wordt waargenomen af.
• Een paar anti-parallelle Si-diodes klemmen symmetrisch bij ±0,7 V
• Het geaarde uiteinde van een clipperdiode(s) kan worden losgekoppeld en aangesloten op een gelijkstroomspanning om op een willekeurig niveau te clippen.
• Een clipper kan dienen als een beschermende maatregel om te voorkomen dat een signaal de cliplimieten overschrijdt.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Clipper en Clamper Circuits