توضیح مدار کلیپر: انواع، نمودارها و کاربردها

در مدارهای الکترونیکی، اغلب نیاز به کنترل ولتاژ داریم تا از بالا یا پایین بودن بیش از حد سیگنال‌ها جلوگیری کنیم. در این زمان، از مدار برش‌دهنده استفاده می‌شود. وظیفه آن "برش" قسمت‌های غیرضروری یک سیگنال و نگه داشتن شکل موج در یک محدوده مناسب است. به عنوان مثال، یک برش‌دهنده مثبت، نیمه مثبت سیگنال را حذف می‌کند، در حالی که یک برش‌دهنده منفی، نیمه منفی را حذف می‌کند. درک این اصول به ما کمک می‌کند تا مدارهای پایدارتری طراحی کنیم.

این مقاله به شما می‌گوید که مدار برش‌دهنده چیست و همراه با نمودارهای واضح مدار برش‌دهنده، انواع مختلف مدارهای برش‌دهنده و کاربردهای عملی آنها را معرفی می‌کند.

مدار کلیپر چیست؟

مدار برش‌دهنده نوعی مدار است که برای "برش" قطعات با ولتاژ بیش از حد بالا یا پایین، بدون تغییر سایر بخش‌های سیگنال، استفاده می‌شود. این نوع مدار معمولاً از دیودها برای کنترل شکل موج خروجی استفاده می‌کند و اغلب در پردازش سیگنال و تنظیم ولتاژ استفاده می‌شود. برخلاف محدودکننده، مدار برش‌دهنده سیگنالی را که مستقیماً از محدوده تعیین‌شده تجاوز می‌کند، به‌طور کامل حذف می‌کند. بنابراین، برش‌دهنده چیست؟ به عبارت ساده، در واقع یک روش ساده برای کنترل ولتاژ است که می‌تواند از قطعات الکترونیکی محافظت کند یا سیگنال‌ها را استانداردتر کند.

نحوه کار مدارهای کلیپر

مدار برش‌دهنده نوعی مدار است که برای "قطع کردن" قطعات با ولتاژ بیش از حد بالا یا پایین استفاده می‌شود. این مدار عمدتاً از دیودها و گاهی اوقات ولتاژهای بایاس برای کنترل سیگنال و جلوگیری از تجاوز آن از سطح ولتاژ تنظیم‌شده استفاده می‌کند و از بالا رفتن بیش از حد ولتاژ و تأثیر آن بر مدارهای بعدی جلوگیری می‌کند.

وقتی سیگنالی وارد مدار می‌شود، دیود موجود در مدار برش‌دهنده بسته به جهت ولتاژ پاسخ می‌دهد:

•  اگر جهت ولتاژ باعث هدایت دیود شود (بایاس مستقیم)، جریان از طریق دیود به زمین یا ولتاژ بایاس جریان می‌یابد و آن بخش از سیگنال "قطع" می‌شود.

•  اگر جهت ولتاژ باعث شود دیود هدایت نکند (بایاس معکوس شود)، سیگنال به طور عادی عبور می‌کند و قطع نمی‌شود.

با تنظیم جهت دیود و تنظیم ولتاژهای بایاس مختلف، می‌توان مدار را طوری تنظیم کرد که فقط نیمه مثبت، نیمه منفی یا هر دو طرف سیگنال را برش دهد. در نهایت، مدار برش، سیگنال‌هایی را که از محدوده مجاز تجاوز می‌کنند، حذف می‌کند و شکل موج خروجی را منظم‌تر می‌کند و در نتیجه به اهداف شکل‌دهی سیگنال، محدود کردن ولتاژ یا محافظت از قطعات دست می‌یابد.

انواع مدارهای برش‌دهنده

در مرحله بعد، بیایید درک عمیقی از چندین نوع رایج مدارهای برش، از جمله برش دهنده مثبت، برش دهنده منفی و برش دهنده ترکیبی، داشته باشیم.

۱. مدار برش مثبت

وظیفه برش‌دهنده مثبت، "قطع کردن" ولتاژ نیمه مثبت سیگنال ورودی است، یعنی آن را محدود می‌کند تا از سطح ولتاژ خاصی فراتر نرود. این نوع مدار معمولاً با اتصال سری یا موازی یک دیود پیاده‌سازی می‌شود و عمدتاً سه شکل رایج دارد:

• سری مثبت گیریک دیود و یک مقاومت به صورت سری متصل شده‌اند. وقتی سیگنال ورودی مثبت باشد، دیود بایاس معکوس می‌شود و هدایت نمی‌کند، که به معنی قطع این بخش از جریان است - بنابراین ولتاژ مثبت قطع می‌شود.

• کلیپر مثبت موازی: دیود به صورت موازی با مقاومت متصل شده است. وقتی سیگنال مثبت باشد و از ولتاژ مشخصی بیشتر شود، دیود هدایت می‌کند و ولتاژ اضافی را منحرف می‌کند.

• کلیپر مثبت مغرضانهاضافه کردن یک ولتاژ بایاس DC به مدار می‌تواند باعث شود که برش از بالای یا زیر 0 ولت شروع شود تا کنترل دقیق‌تری حاصل شود.

نمودار مدار برش مثبت:

این نمودار مدار برش‌دهنده نشان می‌دهد که چگونه دیود ولتاژ مثبت را مسدود می‌کند. این یک پیکربندی برش‌دهنده سری مثبت استاندارد است.

۲. مدار برش منفی

یک برش‌دهنده منفی، مداری است که برای "قطع کردن" نیمه منفی ولتاژ ورودی در یک سیگنال استفاده می‌شود. ایده اصلی آن مشابه مدار برش‌دهنده مثبت است. انواع رایج آن عبارتند از:

• سری برش منفیدیود به صورت سری با بار متصل می‌شود، اما در جهت مخالف با برش‌دهنده مثبت سری. از آن برای مسدود کردن ولتاژ منفی استفاده می‌شود.

• برش دهنده منفی موازی: یک دیود به صورت موازی در مدار متصل شده است. وقتی ولتاژ منفی و کمتر از حد معینی باشد، دیود هدایت می‌کند و این قسمت از ولتاژ را به زمین هدایت می‌کند.

• کلیپر منفی مغرضانهبا اضافه شدن ولتاژ بایاس، برش‌دهنده‌ی منفی می‌تواند شروع به برش در ولتاژهای پایین‌تر از ۰ ولت کند و کنترل خروجی را آسان‌تر کند.

نمودار مدار برش دهنده منفی:

این نمودار مدار برش‌دهنده نشان می‌دهد که چگونه دیود، بخش منفی سیگنال را پایین‌تر از سطح تنظیم‌شده برش می‌دهد. این یک طراحی برش‌دهنده سری منفی رایج است.

3ماشین اصلاح ترکیبی

این نوع مدار می‌تواند همزمان هر دو نیمه مثبت و منفی سیگنال را برش دهد و عملکردهای برش‌دهنده مثبت و منفی را با هم ترکیب کند.

• کلیپر دیود دوگانه: برش‌دهنده دیود دوگانه: از دو دیود در جهت مخالف استفاده می‌شود. یکی مسئول قطع پیک مثبت و دیگری مسئول قطع پیک منفی است.

• کلیپر ترکیبی جانبدارانه: با اضافه کردن ولتاژ بایاس بر اساس یک دیود دوگانه، محدوده ولتاژ برش را می‌توان با دقت بیشتری کنترل کرد و اغلب در پردازش سیگنال و تنظیم شکل موج استفاده می‌شود.

درباره PCBasic

زمان در پروژه‌های شما حکم پول را دارد – و PCBasic آن را دریافت می کند. PCاساسی هست یک شرکت مونتاژ PCB که هر بار نتایج سریع و بی‌نقصی ارائه می‌دهد. خدمات جامع ما خدمات مونتاژ PCB شامل پشتیبانی مهندسی متخصص در هر مرحله، تضمین کیفیت برتر در هر تخته. به عنوان یک پیشرو سازنده مونتاژ PCB, ما یک راهکار جامع ارائه می‌دهیم که زنجیره تأمین شما را ساده می‌کند. با تیم پیشرفته ما همکاری کنید کارخانه نمونه اولیه PCB برای تحویل سریع و نتایج عالی که می‌توانید به آنها اعتماد کنید.

کاربردهای ماشین‌های برش

کاربرد کلیپرها در سیستم‌های الکترونیکی مختلف، عمدتاً شامل موارد زیر، بسیار رایج شده است:

• حفاظت ولتاژ: از آسیب دیدن قطعات الکترونیکی در اثر ولتاژ بیش از حد جلوگیری می‌کند، که معمولاً در مدارهای منبع تغذیه استفاده می‌شود.

• آماده‌سازی سیگنال: در سیستم‌های ارتباطی برای محدود کردن و شکل دادن به سیگنال‌ها جهت برآورده کردن نیازهای پردازشی استفاده می‌شود.

• شکل‌دهی موج: شکل موج های خاصی مانند موج مربعی یا پالس را در فانکشن ژنراتورها یا مدارهای کنترل شکل موج تولید می کند.

• حذف نویز: حذف جهش‌های فرکانس بالا در پردازش سیگنال صوتی یا آنالوگ.

• تنظیم ولتاژ: با قطع کردن، سطح ولتاژ خروجی را کنترل می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که مدارهای پایین‌دست در محدوده ولتاژ ایمن کار می‌کنند.

نتیجه

چه یک برش‌دهنده مثبت، چه یک برش‌دهنده منفی، یا ترکیبی از برش‌دهنده‌های مثبت و منفی، هر نوع مدار برش‌دهنده کاربرد خاص خود را دارد.

با یادگیری نمودارهای مختلف مدار برش، می‌توانید ولتاژ سیگنال را به طور مؤثرتری کنترل کنید و طراحی مدار خود را بهبود بخشید. یک مدار برش دیود مناسب نه تنها از قطعات شما محافظت می‌کند، بلکه کیفیت سیگنال را نیز بهبود می‌بخشد.