So entwerfen Sie Dioden-Clipping-Schaltungen und Dioden-Clipper

So Entwerfen Sie Dioden Clipping Schaltungen Und Dioden Clipper



Diodenbegrenzerschaltungen trimmen die Größe der Eingangssignale und erzeugen deren getrimmte Versionen an den Ausgängen. Diese Begrenzungsschaltungen können die obere Hälfte, die untere Hälfte oder beide Hälften der Eingangssignale auf bestimmte Grenzen trimmen. In diesem Artikel werden die Diodenbegrenzungsschaltungen ausführlich beschrieben.

Dioden-Clipping-Schaltungen

Diodenbegrenzerschaltungen sind elektronische Schaltungen, die Dioden verwenden, um die Amplitude eines elektrischen Signals zu begrenzen oder zu steuern. Dabei handelt es sich um elektrische Schaltkreise, die eine oder mehrere Dioden enthalten, die die Eingangssignale trimmen. Der Ausgang hängt sowohl von der Richtung der Diode als auch von den Eingangssignalen ab. In der folgenden Schaltung ist eine nach unten gerichtete Diode in Reihe mit dem Widerstand R geschaltet 1 zur Begrenzung der positiven Hälfte des Eingangssignals.







Funktionsprinzip und Klassifizierungen

Das Funktionsprinzip beruht im Wesentlichen auf der Funktionsweise von Dioden im Stromkreis. Bei Spannungen unter dem Abschaltwert von 0,7 V leitet die Diode nicht. Sobald die Abschaltspannung überschritten wird, beginnt der Strom zu fließen und der Spannungsabfall bleibt auf dem gleichen Wert. Im umgekehrt vorgespannten Zustand wirkt die Diode wie ein offener Stromkreis und jegliches Eingangssignal kann in diesem Zustand nicht durch die Diode gelangen und wird am Ausgang reflektiert, wobei die parallel geschaltete Diode umgangen wird. Die Begrenzung von Spannungen kann unterschiedlicher Art sein. Diese werden im Folgenden besprochen:



Positive Dioden-Clipper

Eine positive Dioden-Begrenzungsschaltung schneidet selektiv die positive Hälfte des Eingangs-Wechselstromsignals ab. Eine positive Dioden-Trimmerschaltung begrenzt selektiv die positiven Halbzyklen eines Eingangssignals und lässt den Teil über einem bestimmten Schwellenwert passieren, während der Rest des Signals gedämpft wird.







Die Diode bleibt ausgeschaltet, bis die positive Halbwellenspannung etwa 0,7 V überschreitet. Nachdem die Diode in den leitenden Zustand übergegangen ist, bleibt unabhängig von der Eingangsspannung ein Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung an der Diode bestehen. Die positive Halbzyklusform der Ausgangswellenform scheint flach zu sein. In der negativen Halbwelle bleibt die Diode im Sperrzustand und verhält sich wie ein offener Stromkreis. Dadurch erscheint der gesamte Signaleingang an der Diode. Diese Schaltung dämpft das Eingangssignal nur während positiver Halbzyklen. Jede Spannung über +0,7 V wird abgeschaltet.

Negativdioden-Clipper

Negatives Dioden-Clipping ist ein Prozess, bei dem eine Diode verwendet wird, um die Signalamplitude zu begrenzen, indem ein Teil des Signals entfernt oder abgeschnitten wird.



Die negative Begrenzungsschaltung trimmt die Spannungen während negativer Halbzyklen. Der Betriebsmechanismus ähnelt dem der positiven Dioden-Abschaltschaltung, mit der Ausnahme, dass die Vorspannung der Diode umgekehrt ist. Die negative Spannung wird durch die negative Abschaltschaltung auf -0,7 V begrenzt. Jeder Spannungswert, der unter diesen Schwellenwert fällt, wird gedämpft.

Positive und negative Diodenschneider

Positive und negative Schaltkreisklemmen sind Schaltkreiskomponenten, die die Amplitude eines elektrischen Signals begrenzen oder steuern können, indem sie nur bestimmte positive oder negative Ströme zulassen und den Rest reduzieren oder unterdrücken.

Durch die Kombination von positiven und negativen Begrenzungsschaltungen entsteht eine integrierte Begrenzungsschaltung, die die Spannungsamplitude in den positiven und negativen Schaltungen effektiv begrenzt. Dioden sind antiparallel angeordnet, wobei eine leitend und die andere nicht leitend ist. In der positiven Halbwelle leuchtet die Diode D 1 schaltet EIN und leitet und D 2 schaltet ab oder bleibt offen. Bei der negativen Zirkulation findet der umgekehrte Prozess statt. Die positiven Halbzyklen der Ausgangswellenform weisen eine maximale Amplitude von +0,7 V auf, während die negativen Halbzyklen eine minimale Amplitude von -0,7 V aufweisen.

Dioden-Clipper mit positiver Vorspannung

Ein Diodenbegrenzer mit positiver Zyklusvorspannung schneidet die Amplitude positiver Spannungszyklen in einem elektrischen Signal ab. Die Anordnung ist unten dargestellt:

Der Zweck der obigen Schaltung besteht darin, die Spannung über +0,7+V zu begrenzen VOREINGENOMMENHEIT . Ein Diodenzerhacker mit positiver Zyklusvorspannung ist ein Schaltungselement, das die Amplitude der positiven Halbzyklen des Eingangssignals selektiv begrenzt.

Der Vorwärtsspannungsabfall begrenzt nur die durch die Diodentrimmschaltungen festgelegte Spannungsgrenze. Die Vorspannung wird in Reihe mit der Diode verwendet, um die Startspannung zu erhöhen. Die Kathode der Diode wird auf Nullpotential gehalten, es ist jedoch eine Spannung von +0,7 V erforderlich, um eine Vorspannung in Vorwärtsrichtung an der Anode zu erzeugen. Daher erfordert der Vorwärtsvorspannungszustand eine Spannung von +0,7+V VOREINGENOMMENHEIT .

Dioden-Clipper mit negativer Vorspannung

Ein Diodenzerhacker mit negativer Vorspannung ist eine übliche Schaltungskonfiguration, die zur Begrenzung der Amplitude eines Eingangssignals in elektronischen Systemen verwendet wird.

Eine in Reihe mit der Diode angelegte Spannung mit umgekehrter Polarität ähnelt der Abschaltung einer positiv vorgespannten Diode. Der Clipping-Prozess erleichtert das Anlegen einer Sperrvorspannung an die Diode, allerdings benötigt die Diode eine höhere Spannung, um eine Vorspannung in Vorwärtsrichtung zu erzeugen, als wenn sie nicht vorgespannt wäre. Diese Schaltung begrenzt Spannungen unter -0,7 V VOREINGENOMMENHEIT .

Positive und negative Bias Clippers

Vorgespannte positive und negative Dioden werden verwendet, um sowohl positive als auch negative Hälften effektiv zu reduzieren. Die Vorspannung an jedem Zweig kann je nach spezifischen Anforderungen variieren. Diese Diodenbegrenzer arbeiten sowohl in der positiven als auch in der negativen Hälfte.

Die Abschaltung erfolgt bei +3,7 V bzw. -5,7 V für positive bzw. negative Schaltkreise, wenn die Schwellenwerte +0,7 V und -0,7 V verwendet werden.

Zener-Dioden-Clipper

Ein Zener-Dioden-Clipper ist eine häufig verwendete Komponente zur Begrenzung der Signalamplitude in elektronischen Systemen.

Eine Begrenzungsschaltung erfordert einen Vorspannungseingang, was sowohl die Komplexität als auch die Kosten der Schaltung erhöht. Eine Zener-Diode funktioniert genau wie eine Diode in Vorwärtsrichtung. Bei umgekehrter Vorspannung beginnt die Zener-Diode, Strom zu leiten, sobald die Spannung den Zener-Spannungswert überschreitet. Beide Zyklen werden mit einer Zenerdiode abgeschnitten. In negativen Zyklen arbeitet die Zener-Diode unterhalb dieses Durchlassspannungsabfalls und in positiven Zyklen oberhalb der Zener-Spannung (V MIT ).

Zener-Dioden-Vollwellen-Clipper

Das Bild unten zeigt einen Vollwellen-Clipper auf Basis von zwei Zener-Dioden. In dieser Schaltung werden beide Stromkreise durch Zenerdioden mit Zenerspannungen (V) begrenzt MIT ). Einfach gesagt, Z D1 wird zur Begrenzung positiver Halbzyklen auf V verwendet Z1 und V Z2 , während Z D2 wird zur Begrenzung negativer Halbzyklen auf V verwendet Z1 und V Z2 .

Abschluss

Die Funktion der Dioden-Clipper-Schaltung besteht darin, die Spannung auf einen bestimmten Grenzwert zu begrenzen oder auszugleichen. Das Trimmen oder Modifizieren des Pegels der Ausgangswellenform hängt sowohl von den Eigenschaften des Eingangssignals als auch von den Eigenschaften der Schaltung ab.