مدار دیود کلمپر چیست ؟ (انواع مدار کلمپ دیودی)

قبلاً در مورد مدار های برشی، که برای جدا کردن قسمت مثبت یا منفی شکل موج متناوب استفاده می شود، اطلاعاتی کسب کردیم. امروز ما در مورد مدار های کلمپر که برای بستن سطح DC سیگنال خروجی بدون تحریف شکل موج استفاده می شوند، یاد خواهیم گرفت، یعنی آن ها مدار های تغییر دهنده سطح هستند. با استفاده از خازن، دیود و مقاومت می توان آن را طراحی کرد. تفاوت بین برشی و کلمپر در این است که مدار برشی شکل موج را تغییر می دهد اما کلمپر فقط سطح DC سیگنال خروجی را دستکاری می کند.

پیشنهاد میکنم قبل از خواندن این مقاله، مدار برش دیودی را بخوانید.

هنگام انتخاب مقاومت و خازن، باید از زمان تخلیه خازن آگاه باشید زیرا مدت زمان شکل موج را حفظ می کند. باید کاملاً بزرگتر از نیم دوره باشد تا خازن به آهستگی تخلیه شود. خازن الکترولیتی نباید در مدار های کلمپر استفاده شود زیرا آنها به آرامی، شارژ و تخلیه می شوند. زمان تخلیه با استفاده از فرمول زیر قابل محاسبه است:

t (Tau) = RC

R ، مقاومت مورد استفاده در مدار و C ظرفیت خازن است.

مدار های کلمپر به طور عمده سه نوع هستند:

1. کلمپر مثبت
2. کلمپر منفی
3. کلمپر بایاس

دیود کلمپر مثبت

هنگامی که سیکل منفی به بالای سطح ولتاژ صفر کلمپ / تغییر مکان داد، آنگاه مدار کلمپر را کلمپر مثبت می نامیم زیرا کل سیگنال به سمت مثبت منتقل می شود. طراحی این مدار بسیار ساده است، فقط باید نمودار مدار زیر را دنبال کنید :

ابتدا پین 12 ولت ترانسفورماتور (منبع  AC) را به خازن متصل کرده و سپس پایانه منفی دیود را به پایانه دیگر خازن و پایانه مثبت را به پین ​​0 ولت ترانسفورماتور متصل کنید. حالا یک مقاومت K 10 را به موازات دیود وصل کنید. کانال A اسیلوسکوپ را به سمت ورودی و کانال B را به سمت خروجی وصل کنید، همانطور که در شکل نشان داده شده است. اکنون شما آماده اجرا هستید. ترانسفورماتور و اسیلوسکوپ را روشن کنید و هر دو کانال را روی خط V 0 تنظیم کنید و خواهید دید که کانال B به سمت بالا تغییر شکل داده است:

در اولین نیم سیکل مثبت دیود، بایاس معکوس است و خازن در مقدار اوج شارژ نمی شود. اما در طول نیم سیکل منفی دیود، بایاس به جلو حرکت می کند و خازن با حداکثر مقدار Vm شارژ می شود. و ولتاژ خروجی می شود:

Vo= Vi + Vm

در اینجا Vi ولتاژ ورودی، Vo ولتاژ خروجی و Vm حداکثر ولتاژی است که خازن به آن شارژ می شود. از این رو خروجی با سطح Vm تغییر می کند. این تغییر تنها به شارژ ذخیره شده توسط خازن بستگی دارد.

دیود کلمپر منفی

هنگامی که سیکل مثبت به زیر سطح ولتاژ صفر می رسد / تغییر مکان می دهد، سپس مدار کلمپر به عنوان کلمپر منفی نامیده می شود زیرا کل سیگنال به سمت منفی منتقل می شود. نمودار مدار برای ساخت یک کلمپر منفی در زیر نشان داده شده است:

ابتدا پین 12 ولت ترانسفورماتور (منبع  AC) را به خازن متصل کرده و سپس پایانه مثبت دیود را به پایانه دیگر خازن و پایانه منفی را به پین ​​0 ولت ترانسفورماتور متصل کنید. حالا یک مقاومت K 10 را به موازات دیود وصل کنید. کانال A اسیلوسکوپ را به سمت ورودی و کانال B را به سمت خروجی وصل کنید، همانطور که در شکل نشان داده شده است. اکنون شما آماده اجرا هستید. ترانسفورماتور و اسیلوسکوپ را روشن کنید و هر دو کانال را روی خط V 0 تنظیم کنید و خواهید دید که کانال B به سمت پایین تغییر شکل داده است همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. کانال A به رنگ زرد و کانال B به رنگ آبی است.

در اولین نیم سیکل مثبت دیود، بایاس رو به جلو است و خازن در مقدار حداکثر Vm شارژ می شود و در نیم سیکل منفی دیود، بایاس معکوس می شود و به عنوان یک مدار باز عمل می کند. بنابراین، ولتاژ خروجی می شود:

Vo= Vi + Vm

در اینجا Vi ولتاژ ورودی، Vo ولتاژ خروجی و Vm حداکثر ولتاژی است که خازن به آن شارژ می شود. از این رو خروجی توسط سطح –Vm تغییر می کند، زیرا ولتاژ منفی است. این تغییر تنها به شارژ ذخیره شده توسط خازن بستگی دارد.

مدار دیود کلمپر بایاس

کلمپر بایاس چیزی متفاوت از کلمپر های مثبت و منفی ای نیست که قبلاً بحث شد. این فقط شامل یک ولتاژ بایاس با دیود است.

بنابراین، اگر ولتاژ بایاس را با کلمپر مثبت وصل کنید، ولتاژ خروجی اضافه می شود و به عنوان ولتاژ بایاس، به سمت مثبت تر تغییر می کند.

و اگر ولتاژ بایاس را با کلمپر منفی وصل کنید، فقط ولتاژ خروجی اضافه می شود و به عنوان ولتاژ بایاس به سطح منفی تغییر می کند.

اما به یاد داشته باشید که اگر ولتاژ بایاس منفی را با کلمپر مثبت وصل کنید، به جای تغییر به سطح مثبت، به اندکی از سطح منفی تغییر می کند زیرا از ولتاژ خروجی کم می شود.

اگر ولتاژ بایاس مثبت را با کلمپر منفی وصل کنید، به جای تغییر به سطح منفی، به اندکی از سطح مثبت تغییر می کند زیرا از ولتاژ خروجی کم می شود.

ما در زیر یک کلمپر مثبت با ولتاژ بایاس مثبت طراحی کرده ایم.

کلمپر منفی نیز می تواند به همین ترتیب، فقط با معکوس کردن دیود و ولتاژ بایاس طراحی شود.

ولتاژ بایاس ممکن است هر مقداری باشد، اما به یاد داشته باشید که نباید بیشتر از ولتاژ ورودی یا مساوی با آن باشد، زیرا در این صورت یا خروجی نخواهید گرفت یا اینکه ممکن است کلمپینگ معکوس شود.

اگر نیاز به اسیلوسکوپ دارید، مقاله ساخت اسیلوسکوپ با آردوینو را بخوانید.