Clipper (elektronik)

Spänningsklippning begränsar spänningen till en enhet utan att påverka resten av vågformen

Inom elektronik är en clipper en krets utformad för att förhindra en signal från att överskrida en förutbestämd referensspänningsnivå. En klippare förvränger inte den återstående delen av den applicerade vågformen. Klippkretsar används för att välja, för överföringsändamål, den del av en signalvågform som ligger över eller under den förutbestämda referensspänningsnivån.

Klippning kan utföras antingen på en nivå eller två nivåer. En klippkrets kan ta bort vissa delar av en godtycklig vågform nära de positiva eller negativa topparna eller båda. Clipping ändrar formen på vågformen och ändrar dess spektrala komponenter .

En klippkrets består av linjära element som motstånd och icke-linjära element som dioder eller transistorer , men den innehåller inte energilagringselement som kondensatorer .

Klippkretsar kallas också slicers eller amplitudväljare .

Typer

Diodklippare

Positiv peak clipper krets

En enkel diodklippare kan göras med en diod och ett motstånd. Detta kommer att ta bort antingen den positiva eller den negativa halvan av vågformen beroende på i vilken riktning dioden är ansluten. Den enkla kretsen klipper vid noll spänning (eller för att vara mer exakt, vid den lilla framåtspänningen hos den framåtspända dioden ) men klippspänningen kan ställas in på vilket önskat värde som helst med tillägg av en referensspänning. Diagrammet illustrerar en positiv referensspänning men referensen kan vara positiv eller negativ för både positiv och negativ klippning, vilket ger fyra möjliga konfigurationer totalt.

Den enklaste kretsen för spänningsreferensen är en motståndspotentialdelare ansluten mellan spänningsskenorna. Detta kan förbättras genom att ersätta det undre motståndet med en zenerdiod med en genomslagsspänning lika med den erforderliga referensspänningen. Zenern fungerar som en spänningsregulator som stabiliserar referensspänningen mot matnings- och lastvariationer.

Zenerdiod

Två shuntdioder klippkrets

I exempelkretsen till höger används två zenerdioder för att klippa spänningen V _IN . Spänningen i endera riktningen är begränsad till den omvända genombrottsspänningen plus framåtspänningsfallet över en zenerdiod.

Op-amp precisionsklippare

För mycket små värden för klippspänning på lågnivåsignaler kan diodens IV-kurva resultera i att klippningen inte är särskilt skarp. Precisionsklippare kan tillverkas genom att placera klippanordningen i återkopplingskretsen på en operationsförstärkare på ett sätt som liknar precisionslikriktare .

Klassificering

Clippers kan klassificeras i två typer baserat på placeringen av dioden.

• Serieklippare , där dioden är i serie med belastningsmotståndet, och
• Shuntklippare , där dioden shuntas över belastningsmotståndet.

Diodkapacitansen påverkar klipparens funktion vid hög frekvens och påverkar valet mellan ovanstående två typer. Högfrekventa signaler dämpas i shuntklipparen eftersom diodkapacitansen ger en alternativ väg till utström. I serieklipparen reduceras klippningseffektiviteten av samma anledning som den högfrekventa strömmen går igenom utan att blockeras tillräckligt.

Clippers kan klassificeras baserat på diodens orientering. Orienteringen avgör vilken halvcykel som påverkas av klippningen.

Klippningsåtgärden kan fås att ske på en godtycklig nivå genom att använda ett förspänningselement (potentiell källa) i serie med dioden. I följande diagram är det gröna diagrammet ingångsspänningen, det orange diagrammet är utspänningen och det blå diagrammet är klippnivåspänningen.

Positivt partisk diodklippare

Positiv toppklippning vid positiv spänning. När u i > U B ， är dioden ledande ， och u o = U B .

Positiv toppklippning vid negativ spänning. I denna krets kommer en kortslutningsutgång att resultera i att en stor ström drivs genom dioden av U B och kan skada den.

Negativt partisk diodklippare

Negativ toppklippning vid negativ spänning. När u i < U B ， är dioden ledande ， och u o = U B .

Negativ toppklippning vid positiv spänning. I denna krets kommer en kortslutningsutgång att resultera i att en stor ström drivs genom dioden av U B och kan skada den.

Kombination tvånivås diodklippare

Signalen kan klippas till mellan två nivåer genom att använda båda typerna av diodklippare i kombination.

När u i > U B1 ，D1 är ledande，och u o = U B1 . När u i < U B2 ，D2 är ledande，och u o = U B2 .

Spännkrets

Huvudartikel: Clamper (elektronik)

En klämkrets är inte en clipper, men den enkla diodversionen har en liknande topologi som en clipper med undantag för att motståndet ersätts med en kondensator . Klämkretsen fixerar antingen de positiva eller negativa topparna vid en fast spänning (bestämd av förspänningsspänningen) istället för att klippa bort dem.

Se även

• Amplitudport
• Clipping (signalbehandling)
• Öppningsplatta som kan fungera som en mekanisk klippare för akustiska signaler.
• Begränsare
• Likriktare

Vidare läsning

•   Robert L. Boylestad, Elektroniska enheter och kretsteori. 8:e upplagan. Eastern Economy Edition, 2002, sida 83, ISBN 81-203-2064-6

externa länkar

• En översikt över Clipping Circuits , Circuits Today