Vrste škarje in vpenjala z aplikacijami

Tipično projekti elektronike delujejo pri različnih obsegih električnih signalov in zato za te elektronska vezja , namenjen je vzdrževanju signalov v določenem obsegu, da se dosežejo želeni izhodi. Za sprejem izhoda pri pričakovanih napetostnih nivojih imamo v električni domeni vsestranska orodja, ki se imenujejo Clippers and Clampers. Ta članek prikazuje jasen opis strižnikov in vpenjal, njihove razlike in njihovo delovanje glede na pričakovane napetostne ravni.

Kaj so škarje in vpenjala?

Škarje in vpenjala v elektroniki se pogosto uporabljajo pri delovanju analognih televizijskih sprejemnikov in FM oddajnikov. The spremenljivo frekvenco motnje je mogoče odstraniti z uporabo vpenjalne metode v televizijskih sprejemnikih in v FM oddajniki , vrhovi hrupa so omejeni na določeno vrednost, nad katero je mogoče odvečne vrhove odstraniti z metodo odrezovanja.

Škarje in vpenjala

Kaj je Clipper Circuit?

Elektronska naprava, ki se uporablja za izogibanje izhodu vezja, da preseže prednastavljeno vrednost (raven napetosti), ne da bi pri tem spreminjala preostali del vhodne valovne oblike, se imenuje Clipper vezje.

An elektronsko vezje ki se uporablja za spreminjanje pozitivnega ali negativnega vrha vhodnega signala na določeno vrednost s premikom celotnega signala gor ali dol, da se dosežejo vrhovi izhodnega signala na želeni ravni, se imenuje Clamper vezje.

Kot je opisano spodaj, obstajajo različne vrste vezij za striženje in vpenjanje.

Delovanje vezja Clipper

Vezje strižnika je mogoče oblikovati z uporabo obeh linearni in nelinearni elementi kot naprimer upori , diode ali tranzistorji . Ker se ta vezja uporabljajo samo za odrezovanje vhodne valovne oblike v skladu z zahtevo in za prenos valovne oblike, ne vsebujejo nobenega elementa za shranjevanje energije, kot je kondenzator. Na splošno so škarje razvrščene v dve vrsti: serijske in klešče.

Škarje za serijo

Serijske škarje se ponovno razvrstijo v serijske negativne in serijske pozitivne škarje, ki so naslednje:

Series Negative Clipper

Zgornja slika prikazuje vrsto negativnih strižnikov z njihovimi izhodnimi valovnimi oblikami. Med pozitivnim polovičnim ciklom se dioda (ki se šteje za idealno diodo) pojavi v prednapetosti in vodi tako, da se celotni pozitivni polkrog vhoda pojavi preko paralelno povezanega upora kot izhodna valovna oblika.

Med negativnim polovičnim ciklom je dioda v obratni smeri. Na uporu ni nobenega izhoda. Tako odreže negativni polovični cikel vhodne valovne oblike, zato se imenuje serija negativnega rezalnika.

Series Negative Clipper

Series Negative Clipper s pozitivnim Vr

Serijski negativni odsek s pozitivno referenčno napetostjo je podoben serijskem negativnemu odseku, vendar se pri tem doda pozitivna referenčna napetost zaporedno z uporom. Med pozitivnim polovičnim ciklom začne dioda prevoditi šele, ko njena vrednost anodne napetosti preseže vrednost napetosti katode. Ker napetost katode postane enaka referenčni napetosti, bo izhod, ki se pojavi na uporu, prikazan na zgornji sliki.

Series Negative Clipper s pozitivnim Vr

Serijski negativni odsek z negativno referenčno napetostjo je podoben serijskem negativnemu odseku s pozitivno referenčno napetostjo, toda namesto pozitivnega Vr je tu negativno Vr zaporedno povezan z uporom, zaradi česar je katodna napetost diode negativna napetost. .

Tako je med pozitivnim polciklom celoten vhod prikazan kot izhod čez upor, v negativnem polciklu pa je vhod prikazan kot izhod, dokler vhodna vrednost ne bo manjša od negativne referenčne napetosti, kot je prikazano na sliki.

Series Negative Clipper z negativom Vr

Series Positive Clipper

Serijsko pozitivno vezje je priključeno, kot je prikazano na sliki. Med pozitivnim polovičnim ciklom dioda postane vzvratno pristranska in na uporu ne nastane izhod, med negativnim polovičnim ciklom pa dioda prevaja in celoten vhod je prikazan kot izhod čez upor.

Series Positive Clipper

Series Positive Clipper z negativom Vr

Podobno je serijskemu pozitivnemu rezalniku poleg negativne referenčne napetosti v seriji z uporom in tukaj se med pozitivnim polovičnim ciklom izhod na uporu pojavi kot negativna referenčna napetost.

Series Positive Clipper z negativom Vr

Med negativnim polovičnim ciklom se izhod ustvari po doseganju vrednosti, večje od negativne referenčne napetosti, kot je prikazano na zgornji sliki.

Series Positive Clipper s pozitivnim Vr

Namesto negativne referenčne napetosti je priključena pozitivna referenčna napetost, da dobimo serijsko pozitivno striženje s pozitivno referenčno napetostjo. Med pozitivnim polovičnim ciklom je referenčna napetost prikazana kot izhodna napetost na uporu, med negativnim polovičnim ciklom pa je celoten vhod prikazan kot izhodna napetost na uporu.

Shunt Clippers

Odsečne škarje so razdeljene na dve vrsti: šant negativne škarje in ranžirne pozitivne škarje.

Shunt Negative Clipper

Rezalnik negativnega priključka je povezan, kot je prikazano na zgornji sliki. Med pozitivnim polovičnim ciklom je celoten vhod izhod, med negativnim polovičnim ciklom pa dioda vodi, zaradi česar iz vhoda ne nastane izhod.

Shunt Negative Clipper

Shunt Negative Clipper s pozitivnim Vr

Diodi je dodana serijska pozitivna referenčna napetost, kot je prikazano na sliki. Med pozitivnim polovičnim ciklom se vhod ustvari kot izhod, v negativnem polovičnem ciklu pa bo pozitivna referenčna napetost izhodna napetost, kot je prikazano spodaj.

Shunt Negative Clipper s pozitivnim Vr

Shunt Negative Clipper z Negativom Vr

Namesto pozitivne referenčne napetosti je z diodo zaporedno priključena negativna referenčna napetost, ki tvori šant negativne ščipalke z negativno referenčno napetostjo. Med pozitivnim polovičnim ciklom je celoten vhod prikazan kot izhod, med negativnim polovičnim ciklom pa referenčna napetost kot izhod, kot je prikazano na spodnji sliki.

Shunt Negative Clipper z negativom Vr

Shunt Positive Clipper

Med pozitivnim polovičnim ciklom je dioda v prevodnem načinu in ne ustvarja izhoda, med negativnim polovičnim ciklom pa je celoten vhod prikazan kot izhod, saj je dioda v obratnem položaju, kot je prikazano na spodnji sliki.

Shunt Positive Clipper

Shunt Positive Clipper z negativnim Vr

Med pozitivnim polovičnim ciklom se negativna referenčna napetost, ki je zaporedno povezana z diodo, prikaže kot izhod, med negativnim polovičnim ciklom pa dioda deluje, dokler vrednost vhodne napetosti ne postane večja od negativne referenčne napetosti in ustvari se ustrezen izhod.

Shunt Positive Clipper s pozitivnim Vr

Med pozitivnim polovičnim ciklom dioda vodi, tako da se pozitivna referenčna napetost prikazuje kot izhodna napetost, med negativnim polovičnim ciklom pa se celotni vhod generira kot izhod, saj je dioda v obratni pristranskosti.

Poleg pozitivnih in negativnih rezalnikov je na voljo tudi kombinirani rezalnik, ki se uporablja za rezanje pozitivnih in negativnih polciklov, kot je opisano spodaj.

Pozitivno-negativni rezalnik z referenčno napetostjo Vr

Vezje je povezano, kot je prikazano na sliki, z referenčno napetostjo Vr, diode D1 in D2 . Med pozitivnim polovičnim ciklom dioda D1 prevaja, tako da se na izhodu pojavi zaporedno povezana z D1 referenčna napetost.

Med negativnim ciklom dioda D2 vodi, zaradi česar se negativna referenčna napetost, priključena na D2, prikaže kot ustrezen izhod.

Clipper Circuits z odrezovanjem obeh polovičnih valov

vezja striženja s prerezom obeh polovičnih valov so obravnavana spodaj.

Za pozitivno polovico cikla je

Tu je katodna stran diode D1 priključena na pozitivno enosmerno napetost in anoda sprejema spremenljivo pozitivno napetost. Na enak način je anodna stran diode D2 priključena na negativno enosmerno napetost in katodna stran sprejema spremenljivo pozitivno napetost. V času pozitivnega polovičnega cikla bo dioda D2 popolnoma v obratno pristranskem stanju. Tu so enačbe predstavljene na naslednji način:

Ko je vhodna napetost manjša od Vdc1 + Vd1, ko so diode v stanju obratne pristranskosti, je izhodna napetost Vin (vhodna napetost)

Ko je vhodna napetost večja od Vdc1 + Vd1, ko je D1 v prednapetosti, D2 pa v obratnem položaju, je izhodna napetost Vdc1 + Vd1.

Za negativni polkrog

Tu je katodna stran diode D1 priključena na pozitivno enosmerno napetost in anoda sprejme spremenljivo negativno napetost. Na enak način je anodna stran diode D2 priključena na negativno enosmerno napetost in katodna stran sprejema spremenljivo negativno napetost. V času pozitivnega polovičnega cikla bo dioda D2 popolnoma v obratno pristranskem stanju. Tu so enačbe predstavljene na naslednji način:

Ko je vhodna napetost manjša od Vdc2 + Vd2, ko so diode v stanju obratne pristranskosti, je izhodna napetost Vin (vhodna napetost)

Ko je vhodna napetost večja od Vdc2 + Vd2, ko je D2 v predsmerju za posredovanje in D1 v stanju vzvratne pristranskosti, je izhodna napetost (-Vdc2 - Vd2)

V vezjih rezalnika, ki obrezujejo tako polvalove, lahko pozitivno in negativno območje odseka ločeno spreminjamo, kar pomeni, da sta ravni napetosti + ve in -ve lahko različni. Ti se imenujejo tudi vzporedno odvisna vezja za striženje. Deluje z dvema napetostnima viroma in dvema diodama, ki sta med seboj povezani nasprotno.

Odrezovanje obeh pol valov

Prerez skozi Zener diodo

To je druga vrsta vezja

Tu deluje Zenerjeva dioda kot pristransko odrezovanje diode, kjer je napetost prednapetosti enaka napetosti pri stanju okvare diode. Pri tej vrsti odsečnega vezja je v času + ve polkroga dioda v obratno pristranskem stanju, signalni sponki pa pri stanju Zenerjeve napetosti.

In v času polovičnega cikla -ve dioda normalno deluje, ko je Zenerjeva napetost 0,7V. Da bi posneli oba pol cikla valovne oblike, so diode povezane kot diode nazaj.

Kaj je Meany by Clamper?

Vpenjalna vezja se imenujejo tudi obnovitelji enosmernega toka. Ta vezja se še posebej uporabljajo za preusmeritev uporabljenih valovnih oblik na nad ali pod ravni enosmerne referenčne napetosti, ne da bi prikazali vpliv na obliko valovne oblike. To premikanje ponavadi spreminja raven Vdc uporabljenega vala. Najvišje ravni vala lahko premikamo skozi diodna vpenjala zato jih imenujemo celo prestavniki nivoja. V zvezi s tem so vpenjalna vezja v glavnem kategorizirana kot pozitivna in negativna vpenjala.

Delo vpenjalnega kroga

Pozitivni ali negativni vrh signala lahko s pomočjo vpenjalnih vezij postavite na želeno raven. Ker lahko z uporabo vpenjalnika premikamo ravni vrhov signala, ga zato imenujemo tudi nivojski preklopnik.

Vpenjalno vezje je sestavljeno iz a kondenzator in dioda, ki sta vzporedno povezani preko bremena. Vpenjalni krog je odvisen od spremembe časovne konstante kondenzatorja. Kondenzator mora biti izbran tako, da mora biti med prevajanjem diode kondenzator zadosten za hitro polnjenje, v času neprevajanja diode pa se kondenzator ne sme drastično prazniti. Vpenjala so na podlagi vpenjalne metode razvrščena med pozitivne in negativne vpenjala.

Negativni vpenjalnik

Med pozitivnim polovičnim ciklom je vhodna dioda v predsmerju - in ko se kondenzator diode napolni, se napolni (do največje vrednosti vhodnega napajanja). Med negativnim polovičnim ciklom obratno ne deluje in izhodna napetost postane enaka vsoti vhodne napetosti in napetosti, shranjene na kondenzatorju.

Negativni vpenjalnik

Negativna vpenjalka s pozitivnim Vr

Podobno je negativnemu vpenjalu, toda izhodna valovna oblika se s pozitivno referenčno napetostjo premakne v pozitivno smer. Ker je pozitivna referenčna napetost zaporedno povezana z diodo, med pozitivnim polovičnim ciklom, čeprav dioda prevaja, izhodna napetost postane enaka referenčni napetosti, zato je izhod pritrjen v pozitivno smer, kot je prikazano na spodnji sliki .

Negativna vpenjalka s pozitivnim Vr

Negativni vpenjalec z negativnim Vr

Z obračanjem smeri referenčne napetosti se negativna referenčna napetost zaporedno poveže z diodo, kot je prikazano na zgornji sliki. Med pozitivnim polovičnim ciklom začne dioda voditi pred ničlo, saj ima katoda negativno referenčno napetost, ki je manjša od napetosti nič in anodne napetosti, zato je valovna oblika z referenčno vrednostjo napetosti vpeta v negativno smer .

Negativni vpenjalec z negativnim Vr

Pozitivno vpenjalo

Je skoraj podoben negativnemu vpenjalnemu vezju, vendar je dioda priključena v nasprotno smer. Med pozitivnim polovičnim ciklom napetost na izhodnih sponkah postane enaka vsoti vhodne napetosti in napetosti kondenzatorja (glede na to, da je kondenzator prvotno popolnoma napolnjen).

Pozitivno vpenjalo

Med negativnim polovičnim ciklom vhoda začne dioda prevoditi in kondenzator hitro napolni do najvišje vhodne vrednosti. Tako so valovne oblike pritrjene v pozitivno smer, kot je prikazano zgoraj.

Pozitivno vpenjalo s pozitivnim Vr

Pozitivna referenčna napetost se doda zaporedno z diodo pozitivnega vpenjala, kot je prikazano v vezju. Med pozitivnim polovičnim ciklom vhoda dioda deluje kot na začetku, napajalna napetost je manjša od pozitivne referenčne napetosti anode.

Pozitivno vpenjalo s pozitivnim Vr

Če je katodna napetost večja od anodne napetosti, dioda ustavi prevod. Med negativnim polovičnim ciklom dioda prevaja in polni kondenzator. Izhod se ustvari, kot je prikazano na sliki.

Pozitivno vpenjalo z negativnim Vr

Smer referenčne napetosti je obrnjena, kar je zaporedno povezano z diodo, zaradi česar je negativna referenčna napetost. Med pozitivnim polovičnim ciklom bo dioda neprevodna, tako da bo izhod enak napetosti kondenzatorja in vhodni napetosti.

Pozitivno vpenjalo z negativnim Vr

Med negativnim polovičnim ciklom dioda začne prevoditi šele potem, ko vrednost napetosti katode postane manjša od anodne napetosti. Tako se generirajo izhodne valovne oblike, kot je prikazano na zgornji sliki.

Škarje in vpenjala z uporabo Op-Amp

Na osnovi op-amp-a so strižniki in vpenjala v glavnem razvrščeni v dve vrsti, in sicer v pozitivne in negativne vrste. Sporočite nam delovanje striženje in vpenjalo z uporabo op-amp .

Škarje, ki uporabljajo op-amp

V spodnjem vezju se na neinvertirajoči konec opcijskega ojačevalnika uporabi sinusni val napetosti Vt in vrednost Vref lahko spreminjate s spreminjanjem vrednosti R2. Pri pozitivnem rezalniku je postopek razložen na naslednji način:

• Ko je Vi (vhodna napetost) minimalna od napetosti Vref, se izvede prevodnost v D1 in vezje deluje kot sledilnik napetosti. Torej, Vo ostane enaka vhodni napetosti za stanje Vi
• Ko je Vi (vhodna napetost) večja od napetosti Vref, prevodnosti ne bo, vezje pa deluje kot odprta zanka, ker povratne informacije niso bile zaprte. Torej, Vo ostaja enaka referenčni napetosti za stanje Vi> Vref

Pri negativnem rezalniku je postopek

V spodnjem vezju se na neinvertirajoči konec opcijskega ojačevalnika uporabi sinusni val napetosti Vt in vrednost Vref lahko spreminjate s spreminjanjem vrednosti R2.

• Ko je Vi (vhodna napetost) večja od napetosti Vref, se izvede prevodnost v D1 in vezje deluje kot sledilnik napetosti. Torej, Vo ostane enaka vhodni napetosti za stanje Vi> Vref
• Ko je Vi (vhodna napetost) manjša od napetosti Vref, prevodnosti ne bo, vezje pa deluje kot odprta zanka, ker povratne informacije niso bile zaprte. Torej, Vo ostane enaka referenčni napetosti za stanje Vi

Objemke z uporabo Op-Amp

Delovanje vezja pozitivnega vpenjala je razloženo na naslednji način:

Tu se sinusni val aplicira na obrnjeni konec op-amp z uporabo kondenzatorja in upora. To pomeni, da se izmenični signal aplicira na obračalni terminal op-amp-a. Medtem ko se Vref nanaša na neinvertirni konec op-amp.

Raven Vrefa lahko izberete s spreminjanjem vrednosti R2. Tu je Vref pozitivna vrednost, izhod pa je Vi + Vref, kar ustreza temu, da vpenjalno vezje generira izhod, kjer bo imel Vi navpični navpični premik, pri čemer bo Vref referenčna napetost.

In v negativnem vpenjalnem vezju se sinusni val nanese na obrnjeni konec op-amp z uporabo kondenzatorja in upora. To pomeni, da se izmenični signal aplicira na obračalni terminal op-amp-a. Medtem ko se Vref nanaša na neinvertirni konec op-amp.

Raven Vrefa lahko izberete s spreminjanjem vrednosti R2. Tu je Vref negativna vrednost, izhod pa je Vi + Vref, kar ustreza temu, da vpenjalno vezje generira izhod, kjer bo imel Vi navpični premik navzdol, pri čemer bo Vref referenčna napetost.

Razlike med škarjami in objemkami

Ta odsek jasno razlaga ključne razlike med vezji strižnika in vpenjala

Uporaba strižnikov in vpenjal

The aplikacije strižnikov so:

• Pogosto se uporabljajo za ločevanje sinhronizacijskih signalov od sestavljenih slikovnih signalov.
• Prekomerne konice hrupa nad določeno stopnjo lahko v FM oddajnikih omejite ali odrežete z uporabo serijskih strižnikov.
• Za ustvarjanje novih valovnih oblik ali oblikovanje obstoječih valov se uporabljajo strižniki.
• Tipična uporaba diodnega strižnika je za zaščito tranzistorjev pred prehodnimi razmerami kot vzporedna dioda prostega teka preko induktivne obremenitve.
• Pogosto uporabljen polvalni usmernik v kompletih za napajanje je tipičen primer strižnika. Posname pozitivni ali negativni polval vhoda.
• Škarje se lahko uporabljajo kot omejevalniki napetosti in izbirniki amplitude.

The uporaba vpenjal so:

• Zapleteno vezje oddajnika in sprejemnika televizijskega vpenjala se uporablja kot a osnovni stabilizator za določitev odsekov signalov svetilnosti na prednastavljene ravni.
• Vpenjala se imenujejo tudi obnovitelji enosmernega toka, saj valovne oblike pritrdijo na fiksni enosmerni potencial.
• Ti se pogosto uporabljajo v preskusni opremi, sonarjih in radarski sistemi .
• Za zaščito ojačevalniki od velikih napačnih signalov se uporabljajo vpenjala.
• Za odstranjevanje popačenj lahko uporabimo vpenjala
• Za izboljšanje preobremenitvenega časa se uporabljajo objemke.
• Objemke lahko uporabimo kot podvojnike napetosti oz multiplikatorji napetosti .

To so vse podrobne aplikacije tako za striženje kot za vpenjanje.

Škarje in vpenjalna vezja se uporabljajo za oblikovanje valovne oblike v zahtevano obliko in določen obseg. Ščipalke in vpenjala, obravnavana v tem članku, so lahko zasnovana z uporabo diod. Ali poznate še koga električni in elektronski elementi s katero škarje in vpenjala se lahko oblikujejo? Če ste ta članek poglobljeno razumeli, pošljite povratne informacije in svoja vprašanja in ideje objavite kot komentarje v spodnjem razdelku.