Klemcircuits

De circuits in de onderstaande afbeelding staan ​​bekend als clampers of DC-herstellers . De bijbehorende netlijst staat ook in onderstaande figuur. Deze circuits klemmen een piek van een golfvorm vast op een specifiek DC-niveau in vergelijking met een capacitief gekoppeld signaal dat schommelt rond het gemiddelde DC-niveau (meestal 0 V). Als de diode van de klem wordt verwijderd, wordt deze standaard ingesteld op een eenvoudige koppelcondensator - geen klemming.

Wat is klemspanning?

Wat is klemspanning? En welke piek wordt geklemd? In de onderstaande afbeelding (a) is de klemspanning 0 V, waarbij diodeval wordt genegeerd (precies 0,7 V met Si-diodeval).

Analyse van de werking van het klemcircuit

In de onderstaande afbeelding is de positieve piek van V(1) geklemd op het 0 V (0,7 V) klemniveau. Waarom is dit? Tijdens de eerste positieve halve cyclus geleidt de diode het opladen van de condensator aan de linkerkant tot +5 V (4,3 V). Dit is -5 V (-4,3 V) aan de rechterkant bij V(1,4).

Let op de polariteit die op de condensator is aangegeven in onderstaande afbeelding (a). Het rechter uiteinde van de condensator is -5 V DC (-4,3 V) ten opzichte van aarde. Het heeft ook een AC 5 V pieksinusgolf die erover is gekoppeld van bron V (4) naar knooppunt 1. De som van de twee is een 5 V pieksinus die rijdt op een niveau van - 5 V DC (-4,3 V). De diode geleidt alleen bij opeenvolgende positieve uitwijkingen van bron V(4) als de piek V(4) de lading op de condensator overschrijdt. Dit gebeurt alleen als de lading op de condensator is weggelopen door een belasting, niet weergegeven. De lading op de condensator is gelijk aan de positieve piek van V(4) (min 0,7 diodeval). De AC die aan de negatieve kant, rechts, rijdt, wordt naar beneden verschoven. De positieve piek van de golfvorm wordt op 0 V (0,7 V) geklemd omdat de diode op de positieve piek geleidt.

Klemmen:(a) Positieve piek vastgeklemd op 0 V. (b) Negatieve piek vastgeklemd op 0 V. (c) Negatieve piek vastgeklemd op 5 V.

*SPICE 03443.eps V1 6 0 5 D1 6 3 diode C1 4 3 1000p D2 0 2 diode C2 4 2 1000p C3 4 1 1000p D3 1 0 diode V2 4 0 SIN(0 5 1k) .model diode d . tran 0.01m 5m .end 

V(4) bronspanning 5 V piek gebruikt in alle klemmen. V (1) klemuitgang van de bovenstaande afbeelding (a). V (1, 4) DC-spanning op condensator in figuur (a). V (2) klemuitgang van figuur (b). V(3) klemuitgang van figuur (c).

Stel dat de polariteit van de diode is omgekeerd zoals in figuur (b) hierboven? De diode geleidt op de negatieve piek van bron V(4). De negatieve piek wordt op 0 V (-0,7 V) geklemd. Zie V(2) in de bovenstaande afbeelding.

De meest algemene realisatie van de klem wordt getoond in figuur (c) hierboven met de diode aangesloten op een DC-referentie. De condensator laadt nog steeds op tijdens de negatieve piek van de bron. Merk op dat de polariteiten van de AC-bron en de DC-referentie seriehulp zijn. De condensator laadt dus op tot de som van de twee, 10 V DC (9,3 V). Het koppelen van de 5 V pieksinusgolf over de condensator levert de figuur boven V (3) op, de som van de lading op de condensator en de sinusgolf. De negatieve piek lijkt te zijn vastgeklemd op 5 V DC (4,3 V), de waarde van de DC-klemreferentie (minder diodeval).

Beschrijf de golfvorm als de DC-klemreferentie wordt gewijzigd van 5 V in 10 V. De vastgeklemde golfvorm zal omhoog schuiven. De negatieve piek wordt op 10 V (9,3) geklemd. Stel dat de amplitude van de sinusgolfbron wordt vergroot van 5 V naar 7 V? Het negatieve piekklemniveau blijft ongewijzigd. De amplitude van de sinusgolfuitgang zal echter toenemen.

Clamper Circuits als DC-herstellers

Een toepassing van het klemcircuit is als een "DC-hersteller" in "composietvideo" -circuits in zowel televisiezenders als ontvangers. Een NTSC (VS-videostandaard) videosignaal "witniveau" komt overeen met een minimaal (12,5%) zendvermogen. Het video "zwartniveau" komt overeen met een hoog niveau (75% van het zendvermogen. Er is een "zwarter dan zwart niveau" dat overeenkomt met 100% zendvermogen dat is toegewezen aan synchronisatiesignalen. Het NTSC-signaal bevat zowel video- als synchronisatiepulsen.

Het probleem met de composietvideo is dat het gemiddelde gelijkstroomniveau varieert met de scène, donker versus licht. De video zelf zou moeten variëren. De synchronisatie moet echter altijd pieken op 100%. Om te voorkomen dat de synchronisatiesignalen afdrijven met veranderende scènes, klemt een "DC-hersteller" de bovenkant van de synchronisatiepulsen vast op een spanning die overeenkomt met 100% zendermodulatie. [ATCO]

BEOORDELING:

• Een capacitief gekoppeld signaal wisselt af rond het gemiddelde DC-niveau (0 V).
• Het signaal uit een klem lijkt een piek te hebben die is vastgeklemd op een gelijkspanning. Voorbeeld:De negatieve piek is vastgeklemd op 0 VDC, de golfvorm lijkt naar boven te zijn verschoven. De polariteit van de diode bepaalt welke piek wordt geklemd.
• Een toepassing van een klem, of DC-hersteller, is het klemmen van de synchronisatiepulsen van composietvideo tot een spanning die overeenkomt met 100% van het zendvermogen.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Clipper en Clamper Circuits