Diodų kirpimo mašinėlė (arba diodų ribotuvas) yra grandinė, palaikanti signalo įtampą nustatytame diapazone. Jis leidžia bangos formai normaliai praeiti, tada nupjauna dalį, kuri peržengia ribą. Tai kontroliuoja smailes, pagerina signalo stabilumą ir sumažina įtampos šuolius. Šiame straipsnyje pateikiama informacija apie kirpimo mašinėlių tipus, darbo veiksmus, sąrankos patarimus ir programas.
Diodų kirpimo mašinėlės pagrindai
Diodų kirpimo mašinėlė (dar vadinama diodų ribotuvu) yra grandinė, ribojanti signalo įtampą, todėl ji lieka pasirinktame diapazone. Tai leidžia signalui normaliai praeiti, kol bangos forma pasiekia ribą. Po to nupjaunama papildoma bangos formos dalis. Tai išlaiko tą pačią bangos formą, bet kontroliuoja smailes.
Diodų kirpimo mašinėlės naudojamos tam, kad signalai netaptų per aukšti ar per žemi. Tai padeda pagerinti signalo valdymą ir taip pat gali apsaugoti grandines nuo nepageidaujamų įtampos šuolių.
Kaip diodų kirpimo mašinėlė pjauna bangos formą?
Diodų kirpimo mašinėlė veikia, nes diodas gali veikti kaip jungiklis, priklausomai nuo signalo įtampos.
• Pirmyn poslinkis (ON): diodas laidus (apie 0,7 V siliciui). Kai jis įsijungia, jis pradeda valdyti išvestį ir neleidžia jam viršyti nustatytos ribos.
• Atvirkštinis poslinkis (OFF): diodas blokuoja srovę ir elgiasi kaip labai didelis pasipriešinimas. Kai išjungta, išvestis įprastai seka įvestį.
Šis įjungimo / išjungimo jungiklis priverčia grandinę spausti bangos formos viršų, apačią arba abu.
Pagrindinės diodų kirpimo grandinės dalys
• Diodas (-ai) - nustato tašką, kuriame prasideda kirpimas įjungiant tam tikrą įtampos lygį
• Rezistorius - riboja srovės srautą ir padeda apsaugoti diodą kirpimo metu
• Įvesties signalo šaltinis – pateikia bangos formą, kuri bus nukirpta
• Apkrovos rezistorius (RL) – išėjimas paprastai matuojamas per šį rezistorių
Diodų kirpimo tipai: serija ir šuntas
| Tipas | Diodų išdėstymas | Ką jis daro? |
|---|---|---|
| Serijos kirpimo mašinėlė | Diodas yra nuosekliai sujungtas su apkrova | Neleidžia daliai bangos formos pasiekti išvesties |
| Šunto kirpimo mašinėlė | Diodas sujungtas lygiagrečiai su apkrova | Siunčia nukirptą dalį nuo išvesties, kad ji nebūtų rodoma apkrovos metu |
Teigiamų diodų kirpimo mašinėlė
Teigiamų diodų kirpimo mašinėlė naudojama teigiamai įvesties bangos formos daliai nupjauti. Tai neleidžia išėjimui viršyti tam tikro lygio, pašalinant arba išlyginant viršutinę signalo dalį.
Kai įėjimo įtampa pereina į teigiamą sūpynę, diodas tampa į priekį ir pradeda laidi. Kai tik jis įsijungia, jis valdo išvestį ir neleidžia jai didėti taip pat, kaip įvestis. Dėl to išėjimo bangos forma išlaiko apatinę dalį, tačiau viršutinė dalis yra nukirpta pagal diodų kirpimo grandinės jungtį.
Neigiamas diodų kirpimo mašinėlė
Neigiama diodų kirpimo mašinėlė naudojama neigiamai bangos formos daliai nupjauti. Tai neleidžia išėjimui nukristi iki nustatyto lygio, todėl apatinė signalo dalis sumažinama arba pašalinama.
Kai įėjimo įtampa pereina į neigiamą svyravimą, diodas tampa į priekį ir pradeda laidi. Kai diodas įsijungia, jis pakeičia signalo kelią, todėl išėjimas nebeseka įvesties žemyn. Dėl šios priežasties bangos forma išlieka saugesnėje apatinėje riboje, o neigiamos smailės nukirptos.
Šališkas diodų kirpimo mašinėlė
Šališkas diodų kirpimo mašinėlė naudoja papildomą nuolatinę įtampą (poslinkį), todėl kirpimo lygį galima nustatyti konkrečiame taške, o ne arti 0 V. Dėl to diodų kirpimo mašinėlė tampa lankstesnė, nes bangos forma gali būti ribojama esant aukštesniam ar žemesniam įtampos lygiui, priklausomai nuo to, kaip sujungti poslinkio šaltinis ir diodas.
Iškirpimas prasideda, kai įvesties įtampa pasiekia šališkumo lygį ir įjungia diodą. Tuo metu išėjimas nustoja sekti įvestį virš nustatytos ribos, o papildoma bangos formos dalis pašalinama.
• Poslinkio įtampa leidžia kirpti virš arba žemiau 0 V
• Iškirpimas prasideda, kai įėjimas kerta (poslinkio lygis ± diodo kritimas į priekį)
• Silicio diodo priekinės įtampos kritimas yra apie 0,7 V
Dviejų diodų kirpimo mašinėlė
Dvigubo diodo kirpimo mašinėlė naudojama bangos formos viršutinei ir apatinei daliai apriboti. Tai daroma naudojant du iškirpimo kelius, todėl signalas valdomas teigiama ir neigiama kryptimi.
Vienas diodų kirpimo kelias nustato viršutinę įtampos ribą, neleisdamas išėjimui pakilti per aukštai. Kitas kelias nustato apatinę įtampos ribą, neleisdamas išėjimui nukristi per žemai. Abiem riboms veikiant kartu, išėjimo bangos forma išlieka tarp dviejų pasirinktų lygių, o tai padeda išlaikyti signalą saugiame diapazone.
"Zener" diodų kirpimo mašinėlė
"Zener" diodų kirpimo mašinėlė naudojama, kai diodų kirpimo mašinėlė turi apriboti bangos formą esant aukštesniam ir labiau kontroliuojamam įtampos lygiui, nei gali atlaikyti įprastas diodas. Užuot priartėjęs prie diodo priekinės įtampos kritimo, "Zener" diodas gali užfiksuoti vardinę gedimo įtampą, pvz., 5,1 V arba 12 V, priklausomai nuo naudojamo "Zener".
Šio tipo diodų kirpimo mašinėlė yra naudinga, kai signalas neturi viršyti fiksuotos įtampos ribos. Kai signalas pasiekia šį lygį, Zenerio veiksmas tampa aktyvus, o bangos forma apkarpoma nustatytoje vietoje.
Palyginimas: "Clipper" ir "Clamper"
| Grandinė | Pagrindinė funkcija | Išvesties efektas |
|---|---|---|
| Kirpimo mašinėlė | Nupjauna dalis virš arba žemiau nustatyto lygio | Riboja signalo amplitudę |
| Spaustuvas | Perkelia visą bangos formą aukštyn arba žemyn | Prie signalo pridedamas nuolatinės srovės poslinkis |
Diodų kirpimo mašinėlių pritaikymas
Garso signalo iškirpimas ir iškraipymų valdymas
Diodų kirpimo mašinėlės kontroliuoja garso smailes ribodamos maksimalų signalo lygį. Nupjovus bangos formos smailes, išėjimas tampa labiau kontroliuojamas, o kirpimo stiprumas priklauso nuo spaustuko lygio ir diodo tipo.
Įtampos ribojimas grandinės apsaugai
Diodų kirpimo mašinėlės apsaugo grandines, neleisdamos įtampos šuoliams viršyti saugios vertės. Kai įvestis pasiekia iškirpimo lygį, diodas praleidžia, neleisdamas išėjimui toliau kilti.
Signalo kondicionavimas stabilioms bangų formoms
Kirpimo mašinėlės pašalina perteklines smailes, išlaikydamos signalą kontroliuojamame diapazone. Tai padeda užtikrinti stabilesnę bangos formą kitam etapui ir sumažina staigius amplitudės pokyčius.
Matavimo grandinių įvesties apsauga
Diodų kirpimo mašinėlės gali apsaugoti jautrius įėjimus, apribodamos įeinančių signalų įtampos diapazoną. Tai apsaugo nuo viršįtampio sąlygų, kurios gali turėti įtakos rodmenims arba sugadinti įvesties komponentus.
Ryšio signalų piko valdymas
Ryšio grandinėse diodų kirpimo mašinėlės riboja staigius signalo pikus, kurie gali perkrauti vėlesnius etapus. Tai padeda sumažinti nepageidaujamus didelės amplitudės pliūpsnius ir palaiko nuoseklesnį signalo lygį.
Išvada
Diodų kirpimo mašinėlė riboja bangos formos amplitudę, nutraukdama signalo dalis virš arba žemiau pasirinkto lygio. Tai veikia, nes diodas įsijungia į priekį ir išjungiamas atvirkštiniu poslinkiu. Skirtingi dizainai gali nukirpti teigiamas, neigiamas arba abi smailes. Šališkos ir "Zener" kirpimo mašinėlės nustato fiksuotus spaustukų lygius. Rezistoriai apsaugo diodą ir padeda valdyti srovę.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Kas yra minkštas kirpimas ir kietas kirpimas?
Minkštas kirpimas suapvalina bangos formos smailes. Kietas kirpimas staigiai nupjauna smailes ir daro jas plokštesnes.
Kodėl išvestis gali pasikeisti dar prieš apkarpymą?
Kadangi šaltinio varža, apkrovos varža ir diodo talpa gali šiek tiek sumažinti arba suformuoti signalą dar prieš visiškai įsijungiant diodui.
Kaip rasti iškirpimo lygį šališkoje diodų kirpimo mašinėlėje?
Klipo lygis ≈ poslinkio įtampa ± diodo kritimas į priekį (apie 0,7 V silicio diodui).
Kas atsitiks, jei srovę ribojantis rezistorius yra per mažas arba per didelis?
Per maža: diodo srovė tampa per didelė ir gali perkaisti.
Per didelis: kirpimas tampa silpnas ir mažiau kontroliuojamas.
Ar diodų kirpimo mašinėlė taip pat gali apriboti nuolatinės srovės signalus?
Taip. Kai diodas įsijungia, jis išlaiko išėjimą arti nustatytos ribos, todėl įtampa nepakyla ir nenukrenta virš šio taško.
Kodėl diodų kirpimo mašinėlės skirtingu dažniu fiksuojasi?
Kadangi talpos ir perjungimo ribos gali padaryti kirpimą mažiau švarų ir labiau suapvalintą greitai keičiant signalą.