Κυκλώματα κουρευτών διόδων: σχεδιασμός & επίδειξη

Όπως υποδηλώνει το όνομα, το κύκλωμα Clipper χρησιμοποιείται για να «κλιπ» ένα τμήμα του σήματος εισόδου χωρίς να παραμορφώνεται το υπόλοιπο μέρος της κυματομορφής. Είναι ένα κύκλωμα διαμόρφωσης κυμάτων. Αυτό μπορεί να είναι πολύ χρήσιμο στα κυκλώματα όπου το σήμα εισόδου επιτυγχάνει υψηλότερη τιμή τάσης από την αναμενόμενη. Αυτά τα κυκλώματα μπορούν να εφαρμοστούν με διάφορους τρόπους ανάλογα με τη διαμόρφωση ή τη λειτουργία της διόδου.

Το απόκομμα γίνεται είτε θετικού είτε αρνητικού κύκλου αλλάζοντας τη διαμόρφωση της διόδου. Υπάρχουν λοιπόν θετικοί ή αρνητικοί κουρευτές ανάλογα με τον κύκλο που περικόπτεται. Εδώ θα εξηγήσουμε και θα δείξουμε διαφορετικούς τύπους κουρευτών χρησιμοποιώντας ένα παλμογράφο.

Οι κύριοι τύποι κουρευτικών μηχανών είναι:

Θετική κουρευτική σειρά
Σειρά θετικό κουρευτής με τάση προκατάληψης
Σειρά αρνητικό κουρευτής
Σειρά Negative Clipper με τάση προκατάληψης
Shunt Positive Clipper
Shunt Positive Clipper με τάση προκατάληψης
Shunt Negative Clipper
Shunt Negative Clipper με τάση προκατάληψης
Συνδυαστική κουρευτική μηχανή

1. Σειρά θετικό κουρευτής

Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτό το κύκλωμα αποκόπτει τον θετικό μισό κύκλο του σήματος εισόδου. Η δίοδος συνδέεται σε σειρά με έξοδο όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Για να σχεδιάσετε το κύκλωμα, απλώς ακολουθήστε το παραπάνω διάγραμμα κυκλώματος. Πρώτα συνδέστε τον ακροδέκτη 12V του μετασχηματιστή στο αρνητικό άκρο της διόδου και συνδέστε μια αντίσταση 10Κ στο θετικό άκρο της διόδου και μετά συνδέστε τον ακροδέκτη 0V του μετασχηματιστή στο άλλο άκρο της αντίστασης. Τώρα συνδέστε το πρώτο κανάλι παλμογράφου στην πλευρά εισόδου και το δεύτερο κανάλι στην πλευρά εξόδου. Ενεργοποιήστε τον μετασχηματιστή και τον παλμογράφο. Και, θα δείτε τον θετικό μισό κύκλο του σήματος εξόδου αποκομμένο.

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου η δίοδος βρίσκεται σε αντίστροφη μεροληψία, οπότε δεν υπάρχει τάση εξόδου και κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου η δίοδος πηγαίνει προς τα εμπρός και η πτώση τάσης συμβαίνει σε όλη την έξοδο. Ως εκ τούτου, βλέπουμε τον θετικό μισό κύκλο να αποκόπτεται.

2. Σειρά θετικό κουρευτής με τάση προκατάληψης

Πολλές φορές χρειαζόμαστε μόνο ένα μικρό μέρος του σήματος για να αποκοπούν. Για να γίνει αυτό χρησιμοποιείται τάση προκατάληψης. Έτσι, όταν συνδέουμε την τάση πόλωσης με την αντίσταση τότε η τάση εξόδου είναι η διαφορά μεταξύ τάσης εισόδου και τάσης πόλωσης. Με αυτόν τον τρόπο το θετικό μισό αποσπάται στο επιθυμητό επίπεδο τάσης. Εάν παρέχετε αρνητική τάση (Σχήμα 2), θα κλιπ ένα μέρος του αρνητικού κύκλου όπως φαίνεται παρακάτω, επειδή η αρνητική τάση θα αυξηθεί με την τάση εισόδου.

3. Σειρά Negative Clipper

Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτό το κύκλωμα αποκόπτει τον αρνητικό μισό κύκλο του σήματος εισόδου. Η δίοδος συνδέεται σε σειρά με έξοδο όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Για να σχεδιάσετε το κύκλωμα, απλώς ακολουθήστε το παραπάνω διάγραμμα κυκλώματος. Πρώτα συνδέστε τον ακροδέκτη 12V του μετασχηματιστή στο θετικό άκρο της διόδου και συνδέστε μια αντίσταση 10Κ στο αρνητικό άκρο της διόδου και στη συνέχεια συνδέστε τον ακροδέκτη 0V του μετασχηματιστή στο άλλο άκρο της αντίστασης. Τώρα συνδέστε το πρώτο κανάλι παλμογράφου στην πλευρά εισόδου και το δεύτερο κανάλι στην πλευρά εξόδου. Ενεργοποιήστε τον μετασχηματιστή και τον παλμογράφο. Και, θα δείτε τον αρνητικό μισό κύκλο του σήματος εξόδου αποκομμένο.

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου η δίοδος είναι προς τα εμπρός πόλωση, έτσι, η πτώση τάσης συμβαίνει σε όλη την έξοδο και κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου η δίοδος πηγαίνει σε αντίστροφη μεροληψία και δεν υπάρχει τάση εξόδου σε όλη την έξοδο. Ως εκ τούτου βλέπουμε τον αρνητικό μισό κύκλο να αποκόπτεται.

4. Σειρά Negative Clipper με τάση προκατάληψης

Αυτό λειτουργεί με την ίδια αρχή με τη θετική μεροληπτική κουρευτική σειρά. Αλλά εδώ η τάση αρνητικής πόλωσης χρησιμοποιείται για την κλιπ του αρνητικού τμήματος του σήματος επειδή η θετική τάση πόλωσης θα προστεθεί στην τάση εισόδου.

5. Shunt θετική κουρευτική μηχανή

Στο Shunt / Parallel Clipper, η δίοδος συνδέεται στην πλευρά εξόδου και η αντίσταση συνδέεται στην πλευρά εισόδου. Ονομάζεται παράλληλος επειδή η έξοδος αναπτύσσεται παράλληλα με τη δίοδο. Το διάγραμμα κυκλώματος φαίνεται παρακάτω:

Για να σχεδιάσετε το κύκλωμα, ακολουθήστε το διάγραμμα κυκλώματος που φαίνεται παραπάνω. Πρώτα συνδέστε τον ακροδέκτη 12V του μετασχηματιστή στην αντίσταση 10Κ και συνδέστε το θετικό άκρο της διόδου σε αυτήν την αντίσταση και μετά συνδέστε τον ακροδέκτη 0V του μετασχηματιστή στο αρνητικό άκρο της διόδου. Τώρα συνδέστε το πρώτο κανάλι παλμογράφου στην πλευρά εισόδου και το δεύτερο κανάλι στην πλευρά εξόδου. Ενεργοποιήστε τον μετασχηματιστή και τον παλμογράφο. Και, θα δείτε τον θετικό μισό κύκλο του σήματος εξόδου αποκομμένο.

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου, η δίοδος είναι προς τα εμπρός, έτσι λειτουργεί ως βραχυκύκλωμα και δεν υπάρχει τάση εξόδου σε περίπτωση βραχυκυκλώματος. Τώρα κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου η δίοδος πηγαίνει σε αντίστροφη προκατάληψη και ενεργεί ως ανοιχτό κύκλωμα και η τάση εξόδου γίνεται ίση με την τάση εισόδου. Ως εκ τούτου, βλέπουμε τον θετικό μισό κύκλο να αποκόπτεται.

6. Κλείσιμο θετικού κουρευτή με τάση προκατάληψης

Αυτός ο τύπος κουρευτικής μηχανής λειτουργεί επίσης όπως και οι προκατειλημμένοι κουρευτές που συζητήθηκαν νωρίτερα, αλλά αυτή τη φορά η τάση πόλωσης συνδέεται με δίοδο. Έτσι, στη θετική πόλωση αποκόπτει μόνο το θετικό μέρος, αλλά ενώ είναι αρνητικά προκατειλημμένο, αποκόπτει επίσης ένα μέρος του αρνητικού μισού κύκλου, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

7. Shunt Negative Clipper

Αυτό το φίλτρο έχει σχεδιαστεί όπως το θετικό κουρευτικό εργαλείο, απλώς η δίοδος συνδέεται αντίστροφα. Το διάγραμμα κυκλώματος δίνεται παρακάτω:

Πρώτα συνδέστε τον ακροδέκτη 12V του μετασχηματιστή στην αντίσταση 10K και συνδέστε το αρνητικό άκρο της διόδου σε αυτήν την αντίσταση και μετά συνδέστε τον ακροδέκτη 0V του μετασχηματιστή στο θετικό άκρο της διόδου. Τώρα συνδέστε το πρώτο κανάλι παλμογράφου στην πλευρά εισόδου και το δεύτερο κανάλι στην πλευρά εξόδου. Ενεργοποιήστε τον μετασχηματιστή και τον παλμογράφο. Και, θα δείτε τον αρνητικό μισό κύκλο του σήματος εξόδου αποκομμένο.

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου η δίοδος βρίσκεται σε αντίστροφη μεροληψία, έτσι λειτουργεί ως ανοιχτό κύκλωμα και η τάση εξόδου γίνεται ίση με την τάση εισόδου. Τώρα κατά τη διάρκεια του αρνητικού μισού κύκλου η δίοδος πηγαίνει προς τα εμπρός και λειτουργεί ως βραχυκύκλωμα και δεν υπάρχει τάση εξόδου σε περίπτωση βραχυκυκλώματος. Ως εκ τούτου, βλέπουμε τον αρνητικό μισό κύκλο να αποκόπτεται.

8. Shunt Negative Clipper με τάση προκατάληψης

Είναι επίσης παρόμοια με τις αρνητικές μεροληψίες σειράς, αλλά αυτή τη φορά η τάση συνδέεται με δίοδο. Πρέπει να χρησιμοποιήσετε την τάση αρνητικής μεροληψίας για να επιτύχετε το απόκομμα στον αρνητικό κύκλο και τη θετική μεροληψία για την κλιπ του θετικού κύκλου.

9. Συνδυαστικές κουρευτικές μηχανές

Αυτές οι κουρευτικές μηχανές χρησιμοποιούνται για την αποκοπή τόσο των θετικών όσο και των αρνητικών κύκλων σε κάποιο επίπεδο. Για να επιτευχθεί αυτό, δύο δίοδοι χρησιμοποιούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Για να ρυθμίσετε το ψαλίδισμα μπορεί να εφαρμοστεί τάση πόλωσης έτσι ώστε το απόκομμα να γίνεται στη διαφορά τάσης μεταξύ εισόδου και τάσης πόλωσης. Το διάγραμμα κυκλώματος δίνεται παρακάτω:

Απλώς ακολουθήστε το διάγραμμα κυκλώματος που φαίνεται παραπάνω. Αυτό το κύκλωμα είναι ίδιο με τα παραπάνω κυκλώματα παράλληλου / διακλάδωσης, αλλά έχουμε χρησιμοποιήσει δύο διόδους εδώ. Έχουμε φτιάξει το κύκλωμα χωρίς να χρησιμοποιήσουμε την τάση πόλωσης, έτσι στην έξοδο και οι δύο κύκλοι θα αποκοπούν.

Κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου, το D2 είναι μεροληπτικό προς τα εμπρός και το D1 είναι αντίστροφο. Έτσι το D2 θα γίνει βραχυκύκλωμα και το D1 θα είναι ανοιχτό κύκλωμα. Και παρόμοια για τον αρνητικό μισό κύκλο θα συμβεί το αντίθετο της παραπάνω κατάστασης. Αλλά η έξοδος θα είναι στο επίπεδο διαφοράς τάσης και καθώς δεν έχουμε χρησιμοποιήσει την τάση πόλωσης, έτσι και οι δύο κύκλοι θα αποκοπούν.