Клипер (электроника)

В электронике ограничитель — это схема, предназначенная для предотвращения превышения сигналом заданного уровня опорного напряжения. Ограничитель не искажает оставшуюся часть применяемого сигнала. Схемы ограничения используются для выбора в целях передачи той части сигнала, которая находится выше или ниже заранее определенного уровня опорного напряжения.

Отсечение может быть достигнуто либо на одном уровне, либо на двух уровнях. Схема ограничения может удалять определенные части сигнала произвольной формы вблизи положительных или отрицательных пиков или обоих. Отсечение изменяет форму сигнала и изменяет его спектральные компоненты .

Схема ограничения состоит из линейных элементов, таких как резисторы , и нелинейных элементов, таких как диоды или транзисторы , но она не содержит элементов накопления энергии, таких как конденсаторы .

Схемы ограничения также называются слайсерами или селекторами амплитуды . ^[1]

Типы

Диодный клиппер

Простой диодный ограничитель можно сделать из диода и резистора. Это удалит либо положительную, либо отрицательную половину сигнала в зависимости от направления подключения диода. Простая схема фиксируется при нулевом напряжении (или, точнее, при небольшом прямом напряжении прямосмещенного диода), но напряжение ограничения может быть установлено на любое желаемое значение с добавлением опорного напряжения. На диаграмме показано положительное опорное напряжение, но опорное напряжение может быть положительным или отрицательным как для положительного, так и для отрицательного ограничения, что дает всего четыре возможных конфигурации.

Простейшая схема источника опорного напряжения представляет собой резисторный делитель потенциала, подключенный между шинами напряжения. Это можно улучшить, заменив нижний резистор стабилитроном с напряжением пробоя, равным необходимому опорному напряжению. Стабилитрон действует как регулятор напряжения, стабилизирующий опорное напряжение при изменениях напряжения питания и нагрузки.

Стабилитрон

В примере схемы справа два стабилитрона используются для ограничения напряжения V _IN . Напряжение в любом направлении ограничивается напряжением обратного пробоя плюс прямым падением напряжения на одном стабилитроне.

Прецизионный клипер операционного усилителя

При очень малых значениях напряжения ограничения сигналов низкого уровня ВАХ диода может привести к не очень резкому началу ограничения. Прецизионные ограничители можно изготовить, поместив ограничитель в цепь обратной связи операционного усилителя аналогично прецизионным выпрямителям .

Классификация

Клиперы можно разделить на два типа в зависимости от расположения диода. ^[2]

Последовательные ограничители , где диод включен последовательно с сопротивлением нагрузки, и
Шунтирующие клиперы , в которых диод шунтируется по сопротивлению нагрузки.

Емкость диода влияет на работу ограничителя на высокой частоте и влияет на выбор между двумя вышеперечисленными типами. Высокочастотные сигналы ослабляются в шунтовом ограничителе, поскольку емкость диода обеспечивает альтернативный путь выходному току. В последовательном ограничителе эффективность ограничения снижается по той же причине, по которой высокочастотный ток проходит без достаточной блокировки.

Клиперы можно классифицировать в зависимости от ориентации диода. Ориентация определяет, на какой полупериод влияет действие ограничения.

Действие ограничения может происходить на произвольном уровне, используя смещающий элемент (потенциальный источник) последовательно с диодом. На следующих диаграммах зеленый график — это входное напряжение, оранжевый график — выходное напряжение, а синий график — напряжение уровня ограничения.

Положительно смещенный диодный ограничитель

Положительное ограничение пика при положительном напряжении. Когда u _i > UB _UB и u _o = *является проводящим* _. , диод

Положительное ограничение пика при отрицательном напряжении. этой схеме короткое замыкание на выходе приведет к прохождению большого тока через диод через UB _В и может привести к его повреждению.

Отрицательно смещенный диодный ограничитель

Отрицательное ограничение пика при отрицательном напряжении. Когда u _i < UB _UB и u _o = *является проводящим* _. , диод

Ограничение отрицательного пика при положительном напряжении. этой схеме короткое замыкание на выходе приведет к прохождению большого тока через диод через UB _В и может привести к его повреждению.

Комбинированный двухуровневый диодный ограничитель

Сигнал можно ограничить между двумя уровнями, используя оба типа диодных ограничителей в комбинации. ^[3]

Когда u _i > U _B1 , D1 является проводящим и u _o = U _B1 . Когда u _i < U _B2 , D2 является проводящим и u _o = U _B2 .

Цепь зажима

не Схема фиксатора является ограничителем, но простая диодная версия имеет топологию, аналогичную ограничителю, за исключением того, что резистор заменен конденсатором . Схема фиксатора фиксирует либо положительные, либо отрицательные пики при фиксированном напряжении (определяемом напряжением смещения), а не отсекает их.

См. также

Амплитудные ворота
Отсечение (обработка сигнала)
Диафрагма , которая может выполнять функцию механического ограничителя акустических сигналов.
Ограничитель
выпрямитель

Ссылки

^ Граф, Рудольф Ф. (11 августа 1999 г.). Современный словарь электроники . Ньюнес. ISBN 9780080511986 .
^ Саливаханан, Электронные устройства и схемы . 2-е издание. Тата МакГроу Хилл, 2008 г., стр. 555, ISBN 0-07-066049-2
^ Рао К. Венката, Импульсные и цифровые схемы , Pearson, 2010, стр. 163, ISBN 978-81-317-2135-3

Дальнейшее чтение

Роберт Л. Бойлестад, Электронные устройства и теория цепей. 8-е издание. Издание «Восточная экономика», 2002 г., стр. 83, ISBN 81-203-2064-6

Внешние ссылки

Обзор схем отсечения , схемы сегодня

[1] Граф, Рудольф Ф. (11 августа 1999 г.). Современный словарь электроники . Ньюнес. ISBN 9780080511986 .

[2] Саливаханан, Электронные устройства и схемы . 2-е издание. Тата МакГроу Хилл, 2008 г., стр. 555, ISBN 0-07-066049-2

[3] Рао К. Венката, Импульсные и цифровые схемы , Pearson, 2010, стр. 163, ISBN 978-81-317-2135-3

[1]

[2]

[3]