Ein Diodenspannungs-Clipper
Über Dioden Clipping Schaltung, Beschäftigen Sie sich mit elektronischen Projekten, bei denen Sie es vor einer Hochspannungsspitze schützen?
Dann würde es helfen, wenn Sie eine Dioden-Clipping-Schaltung verwenden würden. Und das liegt daran, dass Sie Ihre Wellenform regulieren können.
Aber wie die meisten Schaltungen hat es ein Arbeitsprinzip, das Sie verstehen müssen. Auf diese Weise ist es einfacher, das Gerät zu bedienen. Außerdem gibt es verschiedene Kategorien von Clipping-Schaltungen, die existieren.
Die gute Nachricht ist:
All dies und mehr haben wir in diesem Artikel besprochen. Also, bleib dran.
Was ist eine Dioden-Clipping-Schaltung?
Ein Diodenwellenform-Clipper
Quelle: Wikimedia Commons
Der Diodenknipser ist eine Wellenformungsschaltung. Und es funktioniert, indem es eine Eingangswellenform nimmt. Dann schneidet es beide Hälften, die obere oder untere Hälfte – abhängig von den Eigenschaften der Diode. Sie können dieses Gerät auch als Diodenbegrenzer bezeichnen.
Wenn der Diodenschneider ein Eingangssignal schneidet oder klemmt, erzeugt er eine Ausgangswellenform. Und diese Wellenform wird wie eine flache Version des Eingangs aussehen. So können Sie die Dioden-Clipping-Schaltung für verschiedene Anwendungen verwenden, um eine Eingangswellenform mit Schottky und Signaldioden zu reformieren.
Oder die Schaltung verwendet Zener-Dioden, um einen Überspannungsschutz zu gewährleisten. Folglich schützt der Diodenklipper die Schaltung vor Hochspannungsspitzen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Ausgangsspannung nicht über ein bestimmtes Niveau hinausgeht.
Das heißt, ein Widerstand und eine ideale Diode sind die wesentlichen Komponenten, die Sie benötigen, um eine Clipping-Schaltung aufzubauen. Aber wenn Sie schon dabei sind, ist es wichtig, eine DC-Batterie hinzuzufügen. Dann können Sie Ihre Clipping-Stufe auf einen bevorzugten Betrag festlegen.
Wie funktioniert eine Dioden-Clipping-Schaltung?
Das Funktionsprinzip der Dioden-Clipping-Schaltung ähnelt der der Diode. Es lässt Strom durch sich selbst fließen und klemmt die Spannung – wenn die Diode vorwärts vorgespannt ist.
Außerdem fließt kein Strom durch die Diode, wenn sie umgekehrt vorgespannt ist. Daher bleibt die Spannung an der Klemme unverändert.
Kategorie der Clippers
Typischerweise haben wir zwei allgemeine Kategorien von Clippern: parallel und Serie. Eine ähnliche Konfiguration ist, wenn die Diode parallel zur Last verzweigt ist. Und die Serienkonfiguration ist, wenn eine Diode und ein Zahnrad in der Reihenfolge sind.
Positiver Dioden-Clipper
Positiver Dioden-Clipper
Quelle: Tutorialspoint
Wenn Sie einen positiven Clipper haben, werden Sie feststellen, dass die positiven Halbzyklen der Eingangsspannung fehlen.
Wenn sich Ihre Diode mit der Last in Reihe befindet, haben Sie während des positiven Halbzyklus der Eingangswellenform eine umgekehrte Vorspannung. Infolgedessen schneidet die Diodenschaltung den positiven Halbzyklus ab. Und die Ausgangsspannung behält 0 Volt.
Wenn Ihr Eingang dann einen negativen Zyklus hat, ist Ihre Diode vorwärts gerichtet. Daher sehen Sie den negativen Halbprozess in der gesamten Ausgabe.
Das heißt, wenn Ihre Diode parallel zur Last ist, passiert das Gegenteil. Mit anderen Worten, die Diode wird während des positiven Halbzyklus vorwärts vorgespannt sein. Und die Diode verhält sich wie ein geschlossener Schalter. Folglich wird die Diode stark leiten. Daher ist der Spannungsabfall über den Lastwiderstand oder die Diode Null.
Somit ist der Ausgangsspannungswert während der positiven Halbzyklen Null. Und wenn das Eingangssignal einen negativen Halbzyklus hat, ist Ihre Diode umgekehrt vorgespannt. Folglich wird es als offener Schalter fungieren. Und die gesamte Eingangsspannung wird über den Lastwiderstand oder die Diode angezeigt (wenn die Widerstandslast größer als der Widerstand ist).
Man kann also sagen, dass die Schaltung als Spannungsteiler fungiert. Und es hat eine Ausgangsspannung von [RL / R + RL] VMAX = -VMAX (wenn R< RL)
Negative Diode Clipper
Negative Diode Clipper
Quelle: Wikimedia Commons
Die negative Dioden-Clipping-Schaltung ähnelt eher der Umkehrung des positiven Clippings. Wenn Ihre Diode also vorwärts vorgespannt ist und die sinusförmige Wellenform einen negativen Zyklus hat, wird sie auf -0,7 Volt eingestellt.
Wenn die Diode umgekehrt vorgespannt ist, kann der positive Halbzyklus unbeeinflusst fließen. Daher haben Sie eine negative Clipper-Schaltung, wenn Ihre Diode den negativen Halbzyklus der Eingangsspannung begrenzt.
Kann die Diode beide Zyklen befestigen? Ja, das ist möglich. Und Sie können damit beginnen, eine umgekehrte Parallelschaltung von zwei Dioden herzustellen. Folglich wird die erste Diode (D1) den positiven Halbzyklus der sinusförmigen Eingangswellenform abschneiden. Auf der anderen Seite wird die zweite Diode (D2) den negativen Halbzyklus schneiden.
Daher können Sie die Dioden-Clipping-Schaltungen verwenden, um den negativen Halbzyklus, den positiven Halbzyklus oder die beiden zu beschneiden. Das heißt, Ihre Ausgangswellenformen sind Null – wenn Sie ideale Dioden verwenden. Aber wenn Sie eine Vorwärtsvorspannung haben, werden Sie einen Spannungsabfall über die Dioden bemerken. Daher erfolgen die Clipping-Punkte bei +0,7 Volt und -0,7 Volt.
Sie können jedoch einen höheren Wert als die Schwelle von ±0,7 Volt erhalten. Und Sie können dies erreichen, indem Sie der Diode eine Spannungsvorspannung hinzufügen.
Oder Sie können viele Dioden in Reihe schalten, um ein Vielfaches von 0,7 Volt zu erzeugen.
Kombination Clipper
Kombination Diode Clipper
Quelle: Researchgate
Der Kombinationsclipper ist praktisch, wenn Sie einen Teil des positiven und negativen Halbzyklus der Eingangsspannung schneiden müssen. Wenn also Ihre Eingangsspannung über der Spannung der ersten Batterie (+V1) der D1 liegt, kommt es zu einer starken Leitung.
Aber Ihr D2 wird umgekehrt voreingenommen sein.
Daher sehen Sie die Ausgangsspannung oder +V1 über den Ausgang.
Wenn es um das negative Eingangsspannungssignal geht, bleibt Ihre Diode (D1) umgekehrt vorgespannt. Dann hält der +V1 eine Weile. Danach übertrifft das Eingangssignal das +V1.
Auch die zweite Diode oder D2 hat eine starke Leitung. Dies geschieht jedoch nur, wenn die Eingangsspannung größer als die Größe der Batteriespannung V2 ist.
Der Ausgang bleibt also während des negativen Zyklus bei -V2. Und das gilt, solange der -V2 kleiner ist als die Eingangssignalspannung.
Vorgespannte Dioden-Clipping-Schaltungen
Vorgespannte Dioden-Clipping-Schaltung
Quelle: Tutorialspoint
Eine Vorspannung ist unerlässlich, um Dioden-Clipping-Schaltungen für Spannungswellenformen auf verschiedenen Ebenen zu erzeugen. Wenn Sie also möchten, dass Ihre Diode für die Leitung vorwärts vorgespannt ist, muss Ihr VBIAS + 0,7 V kleiner sein als die Spannungsreihe in der gesamten Serienkombination.
Wenn Sie beispielsweise Ihren VBIAS-Pegel auf 5,5 Volt einstellen, kann es nur dann eine Vorwärtsverzerrung geben, wenn die Spannung an der Vorwärtsvorspannung signifikanter ist als 5,5 + 0,7 = 6,2 Volt. Daher wird die Schaltung alle Spannungspegel höher als diesen Vorspannungspunkt abschneiden.
Negatives Bias-Dioden-Clipping
Wenn Sie die Vorspannung der Diode variieren, erhalten Sie einen Diodenbegrenzungspegel oder einen anderen Diodenclipping. Sie können also zwei vorgespannte Clipping-Dioden verwenden, wenn Sie die negativen und positiven Halbzyklen abschneiden möchten.
Außerdem ist es wichtig zu beachten, dass Sie nicht die gleiche Vorspannung für den positiven und negativen Diodenclipping benötigen. Zum Beispiel könnte Ihre positive Vorspannung 8 Volt betragen, während die negative Vorspannung 10 beträgt.
Positives Bias-Dioden-Clipping
Sie können damit beginnen, die Vorspannung und Diode der Batterie umzukehren. Wenn die Diode also im negativen Zyklus der Ausgangswellenform leitet, bleibt das VBIAS auf einem bestimmten Niveau.
Dioden-Clipping verschiedener Bias-Stufen
Die Diode (D1) wird geleitet, wenn die Spannung des positiven Halbzyklus +4,7 V erreicht. Dann wird die Wellenform auf +4,7 V begrenzt.
Damit der D2 leiten kann, muss die Spannung -6,7 V erreichen. Daher wird die Schaltung automatisch alle negativen Spannungen unter -6,7 V und positive Spannungen über +4,7 V abschneiden.
Stellen Sie jedoch sicher, dass Sie die Clipping-Pegel der Diode nicht zu niedrig oder eine Eingangswellenform zu hoch einstellen. Oder Sie haben eine rechteckige Wellenform, wenn die Schaltung die beiden Wellenformspitzen entfernt.
Zener-Dioden-Clipping-Schaltungen
Eine Vorspannung sorgt dafür, dass Sie die Spannungswellenform, die abklinkt, präzise steuern können. Der Nachteil der Verwendung von spannungsverspannten Dioden-Clipping-Schaltungen ist jedoch die Verwendung einer weiteren elektromotorischen Kraftbatteriequelle. Daher können Sie stattdessen Zener-Dioden verwenden.
Zenerdioden arbeiten speziell im umgekehrt vorgespannten Durchbruchbereich. Daher ist es ideal für Zener-Dioden-Clipping- oder Spannungsregelungsanwendungen.
Wenn der Zener leitet, verhält er sich wie eine normale Siliziumdiode mit einem Durchlassspannungsabfall von 700 mV (0,7 V) im Vorwärtsbereich. Darüber hinaus bleibt in der umgekehrten Vorspannung die Spannung blockiert. Und das bleibt so lange, bis die Durchbruchspannung der Zenerdioden erreicht ist.
Die Wellenform klemmt an der Zener-Spannung, wenn sich die Zener-Diodenschaltung in umgekehrter Vorspannung befindet. Außerdem fungiert der Kurs als reguläre Diode mit seinem Sperrschichtwert von 0,7 V während des negativen Halbzyklus.
Anwendungen der Dioden-Clipping-Schaltung
Sie können die Dioden-Clipping-Schaltungen in den folgenden Anwendungen verwenden:
Stromversorgungen
Eliminiert überschüssige Wellen in Signalen, die einen bestimmten Rauschpegel in FM-Sendern überschreiten
Es passt vorhandene Wellenformen an und erstellt neue
Sie können es als Freilaufdiode verwenden, die Transistoren vor transienten Effekten schützt.
Schränkt den Spannungseingang in einem Gerät ein
Abschließende Worte
Eine Dioden-Clipping-Schaltung schränkt die Eingangssignalspannung oder -wellenform unter oder über einem bestimmten Pegel effektiv ein, verhindert oder schneidet sie ab. Und es gibt verschiedene Arten von Clipping-Schaltungen – je nachdem, was Sie erreichen möchten.
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