Circuits de tall de díodes: disseny i demostració

Com el seu nom indica, el circuit Clipper s'utilitza per "retallar" una part del senyal d'entrada sense distorsionar la part restant de la forma d'ona. És un circuit de formació d’ones. Això pot ser molt útil en els circuits on el senyal d’entrada assoleix un valor de tensió superior al previst. Aquests circuits es poden implementar de diverses maneres segons la configuració o la funció del díode.

La retallada es fa de cicle positiu o negatiu canviant la configuració del díode. Per tant, hi ha talls positius o negatius en funció del cicle que s'està retallant. Aquí explicarem i demostrarem diferents tipus de talls mitjançant un oscil·loscopi.

Els principals tipus de talla són:

Sèrie Positive Clipper
Sèrie Clipper positiu amb tensió de polarització
Sèrie Clipper negatiu
Sèrie Clipper negativa amb tensió polaritzada
Shunt Positive Clipper
Shunt Positive Clipper amb tensió de biaix
Shunt Negative Clipper
Shunt Clipper negatiu amb tensió de biaix
Clipper combinacional

1. Sèrie Positive Clipper

Com el seu nom indica, aquest circuit retalla el semicicle positiu del senyal d’entrada. El díode es connecta en sèrie amb sortida com es mostra a la figura següent:

Per dissenyar el circuit, seguiu el diagrama de circuits anterior. Primer, connecteu el terminal de 12V del transformador a l’extrem negatiu del díode i connecteu una resistència de 10K a l’extrem positiu del díode i, a continuació, connecteu el terminal de 0V del transformador a l’altre extrem de la resistència. Ara connecteu el primer canal de l’oscil·loscopi al costat d’entrada i el segon canal al costat de sortida. Engegueu el transformador i l’oscil·loscopi. I, veureu que el cicle mitjà positiu del senyal de sortida s’ha tallat.

Durant el mig cicle positiu, el díode està en polarització inversa, de manera que no hi ha voltatge de sortida, i durant el mig cicle negatiu, el díode va en polarització cap endavant i la caiguda de tensió es produeix a través de la sortida. Per tant, veiem tallat el mig cicle positiu.

2. Sèrie Positive Clipper amb tensió de biaix

Moltes vegades només necessitem retallar una petita part del senyal. Per fer-ho s’utilitza tensió de biaix. Per tant, quan connectem la tensió de polarització amb la resistència, la tensió de sortida és la diferència entre la tensió d’entrada i la tensió de polarització. Així és com la meitat positiva es retalla al nivell de voltatge desitjat. Si proporcioneu tensió negativa (Figura 2), es retallarà una part del cicle negatiu tal com es mostra a continuació, ja que la tensió negativa se sumarà amb la tensió d’entrada.

3. Sèrie Negativa Clipper

Com el seu nom indica, aquest circuit retalla el mig cicle negatiu del senyal d’entrada. El díode es connecta en sèrie amb sortida com es mostra a la figura següent:

Per dissenyar el circuit, seguiu el diagrama de circuits anterior. En primer lloc, connecteu el terminal de 12V del transformador a l’extrem positiu del díode i connecteu una resistència de 10K a l’extrem negatiu del diode i, a continuació, connecteu el terminal de 0V del transformador a l’altre extrem de la resistència. Ara connecteu el primer canal de l’oscil·loscopi al costat d’entrada i el segon canal al costat de sortida. Engegueu el transformador i l’oscil·loscopi. I veureu que el mig cicle negatiu del senyal de sortida està tallat.

Durant el mig cicle positiu, el díode està en biaix cap endavant, de manera que la caiguda de tensió es produeix a través de la sortida i durant el mig cicle negatiu el díode passa en biaix invers i no hi ha cap tensió de sortida a la sortida. Per tant, veiem tallat el mig cicle negatiu.

4. Clipper negatiu de la sèrie amb tensió de biaix

Funciona sobre el mateix principi que el tallador esbiaixat positiu de la sèrie. Però aquí el voltatge de biaix negatiu s’utilitza per retallar la part negativa del senyal perquè el voltatge de biaix positiu s’afegirà al voltatge d’entrada.

5. Shunt Positive Clipper

A Shunt / Parallel Clipper, el díode està connectat al costat de sortida i la resistència es connecta al costat d’entrada. Es diu paral·lel perquè la sortida es desenvolupa en paral·lel al díode. El diagrama del circuit es mostra a continuació:

Per dissenyar el circuit, seguiu l'esquema de circuits que es mostra més amunt. En primer lloc, connecteu el terminal de 12V del transformador a la resistència de 10K i connecteu l’extrem positiu del díode a aquesta resistència i, a continuació, connecteu el terminal de 0V del transformador a l’extrem negatiu del díode. Ara connecteu el primer canal de l’oscil·loscopi al costat d’entrada i el segon canal al costat de sortida. Engegueu el transformador i l’oscil·loscopi. I, veureu que el cicle mitjà positiu del senyal de sortida s’ha tallat.

Durant el mig cicle positiu, el díode està en biaix cap endavant, de manera que actua com un curtcircuit i no hi ha tensió de sortida en cas de curtcircuit. Ara, durant el mig cicle negatiu, el díode va en polarització inversa i actua com a circuit obert i la tensió de sortida esdevé igual a la tensió d’entrada. Per tant, veiem tallat el mig cicle positiu.

6. Shunt Positive Clipper amb tensió de biaix

Aquest tipus de talla també funciona igual que els talls esbiaixats que hem comentat anteriorment, però aquesta vegada el voltatge de biaix està connectat amb el díode. De manera que, en el biaix positiu, es retalla només la part positiva, tot i que, si bé està esbiaixat negativament, també es retalla una part del mig cicle negatiu, tal com es mostra al diagrama següent.

7. Shunt Negative Clipper

Aquest filtre està dissenyat igual que el tallador positiu de derivació, només el díode està connectat al revés. El diagrama del circuit es dóna a continuació:

Primer, connecteu el terminal de 12V del transformador a la resistència de 10K i connecteu l’extrem negatiu del díode a aquesta resistència i, a continuació, connecteu el terminal de 0V del transformador a l’extrem positiu del díode. Ara connecteu el primer canal de l’oscil·loscopi al costat d’entrada i el segon canal al costat de sortida. Engegueu el transformador i l’oscil·loscopi. I veureu que el mig cicle negatiu del senyal de sortida està tallat.

Durant el mig cicle positiu, el díode està en biaix invers, de manera que actua com un circuit obert i la tensió de sortida esdevé igual a la tensió d’entrada. Ara, durant el mig cicle negatiu, el díode va en biaix cap endavant i actua com a curtcircuit i no hi ha tensió de sortida en cas de curtcircuit. Per tant, veiem tallat el cicle mitjà negatiu.

8. Shunt Negative Clipper amb tensió de biaix

També són similars a les talls negatives de sèrie, però aquesta vegada el voltatge està connectat amb un díode. Heu d’utilitzar el voltatge de biaix negatiu per aconseguir el retall en cicle negatiu i el biaix positiu per retallar el cicle positiu.

9. Clippers combinacionals

Aquests talladors s’utilitzen per reduir els cicles positius i negatius fins a un cert nivell. Per aconseguir-ho, s’utilitzen dos díodes en direccions oposades. Per regular la retallada, es pot aplicar una tensió de polarització de manera que la retallada es faci a la diferència de tensió entre la tensió d'entrada i la polarització. El diagrama del circuit es presenta a continuació:

Simplement seguiu el diagrama de circuits que es mostra a dalt. Aquest circuit és el mateix que els circuits paral·lels / derivats anteriors, però aquí hem utilitzat dos díodes. Hem creat el circuit sense utilitzar la tensió de polarització, de manera que a la sortida es tallaran els dos cicles.

Durant el mig cicle positiu, el D2 està esbiaixat cap endavant i el D1 està en biaix invers. Així doncs, D2 es convertirà en curtcircuit i D1 serà de circuit obert. I de manera similar per a mig cicle negatiu es produirà el contrari de la condició anterior. Però la sortida serà al nivell de diferència de tensió i, ja que no hem utilitzat la tensió de polarització, els dos cicles es tallaran.