ก่อนหน้านี้เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับ Clipper Circuits ซึ่งใช้ในการตัดส่วนที่เป็นบวกหรือลบของรูปคลื่นกระแสสลับ วันนี้เราจะมาเรียนรู้เกี่ยวกับวงจร Clamper ซึ่งใช้ในการจับระดับ DC ของสัญญาณเอาต์พุตโดยไม่ทำให้รูปคลื่นผิดเพี้ยนเช่นวงจรLevel Shifter สามารถออกแบบโดยใช้ตัวเก็บประจุไดโอดและตัวต้านทาน ความแตกต่างระหว่างปัตตาเลี่ยนและตัวหนีบคือวงจรปัตตาเลี่ยนเปลี่ยนรูปร่างของรูปคลื่น แต่แคลมเปอร์จะจัดการกับระดับ DC ของสัญญาณเอาต์พุตเท่านั้น
ในขณะที่เลือกตัวต้านทานและตัวเก็บประจุคุณต้องระวังเกี่ยวกับเวลาในการคายประจุของตัวเก็บประจุเนื่องจากรักษาช่วงเวลาของรูปคลื่น ต้องมีขนาดค่อนข้างใหญ่กว่าครึ่งหนึ่งของช่วงเวลาเพื่อให้ตัวเก็บประจุระบายออกอย่างช้าๆ ไม่ควรใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้าในวงจร clamper เนื่องจากชาร์จและคายประจุได้ช้า เวลาในการปลดปล่อย (
t (Tau) = RC
โดยที่ R คือความต้านทานที่ใช้ในวงจรและ C คือความจุของตัวเก็บประจุ
ส่วนใหญ่มีวงจร clamper สามประเภทตามการยึด:
- Clamper บวก
- Clamper เชิงลบ
- คร่ำครวญลำเอียง
Clamper บวก
เมื่อแคลมป์วงจรลบ / เลื่อนสูงกว่าระดับแรงดันศูนย์ดังนั้นวงจรแคลมเปอร์จะถูกเรียกว่าเป็น Positive Clamper เนื่องจากสัญญาณทั้งหมดถูกเลื่อนไปทางด้านบวก เป็นวงจรที่ง่ายมากในการออกแบบคุณเพียงแค่ทำตามแผนภาพวงจรด้านล่าง:
ขั้นแรกให้เชื่อมต่อพิน 12V (แหล่งจ่ายไฟ AC) ของหม้อแปลงเข้ากับตัวเก็บประจุจากนั้นต่อขั้วลบของไดโอดเข้ากับขั้วอื่นของตัวเก็บประจุและขั้วบวกกับขา 0V ของหม้อแปลง ตอนนี้เชื่อมต่อตัวต้านทาน 10K ขนานกับไดโอด เชื่อมต่อช่อง A ของออสซิลโลสโคปเข้ากับด้านอินพุตและช่อง B เข้ากับด้านเอาต์พุตดังแสดงในรูป ตอนนี้คุณพร้อมที่จะไปแล้ว เปิดหม้อแปลงและออสซิลโลสโคปแล้วปรับทั้งสองช่องเป็นเส้น 0V แล้วคุณจะเห็นว่าช่อง B เลื่อนขึ้นตามที่แสดงด้านล่าง
ในช่วงครึ่งรอบบวกแรกไดโอดจะเอนเอียงแบบย้อนกลับและตัวเก็บประจุไม่ได้รับการชาร์จที่ค่าสูงสุด แต่ในช่วงครึ่งวงจรเชิงลบไดโอดได้รับการลำเอียงไปข้างหน้าและตัวเก็บประจุเป็นค่าใช้จ่ายที่คุ้มค่าสูงสุดของ V เมตร และแรงดันขาออกจะกลายเป็น:
V o = V i + V ม
ในที่นี้ V iคือแรงดันไฟฟ้าขาเข้า V oคือแรงดันขาออกและ V mคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ตัวเก็บประจุจะได้รับการชาร์จ ดังนั้นเอาต์พุตจะถูกเลื่อนโดยระดับ+ V m การขยับนี้ขึ้นอยู่กับประจุที่เก็บโดยตัวเก็บประจุ
Clamper เชิงลบ
เมื่อแคลมป์วงจรบวก / เลื่อนต่ำกว่าระดับแรงดันไฟฟ้าที่เป็นศูนย์ดังนั้นวงจรแคลมเปอร์จะถูกเรียกว่า Negative Clamper เนื่องจากสัญญาณทั้งหมดถูกเลื่อนไปทางด้านลบ แผนภาพวงจรในการสร้าง Clamper เชิงลบแสดงไว้ด้านล่าง:
ขั้นแรกให้เชื่อมต่อพิน 12V (แหล่งจ่ายไฟ AC) ของหม้อแปลงเข้ากับตัวเก็บประจุจากนั้นต่อขั้วบวกของไดโอดเข้ากับขั้วอื่นของตัวเก็บประจุและขั้วลบเข้ากับพิน 0V ของหม้อแปลง ตอนนี้เชื่อมต่อตัวต้านทาน 10K ขนานกับไดโอด เชื่อมต่อช่อง A ของออสซิลโลสโคปเข้ากับด้านอินพุตและช่อง B เข้ากับด้านเอาต์พุตดังแสดงในรูป ตอนนี้คุณพร้อมที่จะไปแล้ว เปิดหม้อแปลงและออสซิลโลสโคปแล้วปรับทั้งสองช่องเป็นเส้น 0V แล้วคุณจะเห็นว่าช่อง B ถูกเลื่อนลงตามที่แสดงในรูปด้านล่าง ช่อง A เป็นสีเหลืองและช่อง B เป็นสีน้ำเงิน
ในช่วงครึ่งรอบบวกแรกไดโอดจะเอนเอียงไปข้างหน้าและตัวเก็บประจุจะถูกชาร์จที่ค่าสูงสุด V mและในช่วงครึ่งรอบที่เป็นลบไดโอดจะได้รับการเอนเอียงแบบย้อนกลับและทำหน้าที่เป็นวงจรเปิด ดังนั้นแรงดันขาออกจะกลายเป็น:
V o = V i + V ม
ในที่นี้ V iคือแรงดันไฟฟ้าขาเข้า V oคือแรงดันขาออกและ V mคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ตัวเก็บประจุจะได้รับการชาร์จ ดังนั้นเอาท์พุตจึงถูกเลื่อนไปตามระดับ–V mเนื่องจากเป็นแรงดันลบ การขยับนี้ขึ้นอยู่กับประจุที่เก็บโดยตัวเก็บประจุ
คร่ำครวญลำเอียง
ตัวหนีบที่มีลำเอียงไม่มีอะไรแตกต่างไปจากแคลมป์บวกและลบที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ มันประกอบด้วยแรงดันไบอัสกับไดโอด
ดังนั้นหากคุณเชื่อมต่อแรงดันไบแอสกับตัวหนีบบวกมันก็จะถูกเพิ่มด้วยแรงดันขาออกและมันจะเปลี่ยนเป็นระดับบวกมากขึ้นตามแรงดันไบแอส
และถ้าคุณเชื่อมต่อแรงดันไบแอสกับแคลมเปอร์ลบมันก็จะถูกเพิ่มด้วยแรงดันขาออกและมันจะเปลี่ยนไปเป็นระดับลบมากขึ้นตามแรงดันไบแอส
แต่จำไว้ว่าถ้าคุณเชื่อมต่อแรงดันไบแอสเชิงลบกับตัวหนีบที่เป็นบวกแทนที่จะเปลี่ยนไปที่ระดับบวกมันจะเปลี่ยนไปเป็นระดับลบเพราะมันจะถูกลบออกจากแรงดันไฟฟ้าขาออก
และถ้าคุณเชื่อมต่อแรงดันไบแอสบวกกับตัวหนีบลบแทนที่จะเปลี่ยนไปที่ระดับลบมันจะเปลี่ยนเป็นระดับบวกเพราะมันจะถูกลบออกจากแรงดันขาออก
เราได้ออกแบบตัวหนีบบวกที่มีแรงดันไบอัสบวกด้านล่าง
Clamper เชิงลบยังสามารถออกแบบได้ในลักษณะเดียวกันเพียงแค่ย้อนกลับไดโอดและแรงดันไบอัส
แรงดันไบแอสอาจมีค่าใด ๆ ก็ได้ แต่อย่าลืมว่าไม่ควรมากกว่าหรือเท่ากับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเพราะในกรณีนี้คุณจะไม่ได้รับเอาต์พุตใด ๆ หรือการหนีบอาจกลับด้านได้