LOGO
รหัสวิชา 353152 วงจรอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clipper AND Clamper Circuits
1
บทที่ 6 วงจรตัดและปรับระดับสัญญาณ
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 12
วงจรตดัสัญญาณ (Clipper Circuits)
วงจร clipper ใชไ้ดโอดตดัสญัญาณบางส่วนออกโดยสญัญาณส่วนท่ีเหลือมีลกัษณะเหมือนเดิม
วงจร clipper มีอยู ่2 ประเภท Series Parallel
Clipper Circuit
Clipper Circuit
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 13
Clipper Circuits
Series clipper จะต่อไดโอดอนุกรมกบัขั้ววดั vo
Parallel clipper จะต่อไดโอดขนานกบัขั้ววดั vo
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 14
Clipper Circuits: Series
Series clipper มี 2 ชนิดSimple: ไม่ต่อไฟตรงอนุกรมกบัไดโอดBiased: ต่อไฟตรงอนุกรมกบัไดโอด
Simple Series Clipper Biased Series Clipper
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 15
Clipper Circuits: Simple Series
พิจารณาเม่ือใชแ้บบจ าลองไดโอดชนิด Ideal วงจร simple series clipper สามารถตดัแรงดนัท่ีมากกวา่หรือนอ้ยกวา่ศูนย์ โดยลกัษณะการต่อของไดโอดจะเป็นตวับ่งบอกวา่กระแสจะไหลผา่นโหลดในทิศทางไหนและจะตดัแรงดนัดา้นท่ีมากกวา่หรือนอ้ยกวา่ศูนย์
vi > 0 Diode ON vo = vi
vi < 0 Diode OFF vo = 0
ตดัแรงดนัท่ีนอ้ยกวา่ศูนย์
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 16
Clipper Circuits: Simple Series : Transfer Function
สมการ และกราฟ แสดงความสมัพนัธ์ของ vi และ vo: vo = f (vi) จากวงจรรูปท่ีแลว้ จะไดค้วามสมัพนัธ์ระหวา่ง vi และ vo วา่
เขียนกราฟ transfer function ได้
0 ; 0
0 ;
i
ii
ov
vvv
vi
vo vo = viSlope = 1
vo = 0
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 17
Clipper Circuits: Biased Seriesพิจารณาเม่ือใชแ้บบจ าลองไดโอดชนิด Ideal ใน Biased series clipper จะมีแหล่งจ่ายไฟตรงคงท่ี ซ่ึงจะเปล่ียนค่าระดบัแรงดนัตดัสญัญาณ
การหา vo ของ Biased series clipper ใหห้า vi1 ก่อน แลว้พิจารณาวา่วงจร clipper ตดัแรงดนัท่ีมากกวา่หรือนอ้ยกวา่ศูนยข์อง vi1
RL
+
-
vi(t)
+
-
vo(t)
V
+
-
vi1(t)
vi(t)
vi1(t)
-V
vo(t)
ไดโอดตดัแรงดนั vi1ท่ีนอ้ยกวา่ศูนย์
1i iv v V
vi > V D ON vo = vi V
vi < V D OFF vo = 0
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 18
Clipper Circuits: Biased Series : Transfer Function
ความสมัพนัธ์ระหวา่ง vi และ vo วา่
Vv
Vv-Vvv
i
ii
o ; 0
;
vi
vo vo = vi - VSlope = 1
vo = 0
V
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 19
Ex: การวเิคราะห์ Clipper with Silicon Diodes
คิด Si Diodes
vD > 0.7V, Diode จึงท างาน
vi 3V > 0.7 V
vi > 3.7 V ; Diode ON
vo = vi 3.7 V
ถา้ vi < 3.7 V ; Diode OFF
vo = 0 Vแทน Si Diode ดว้ยแหล่งจ่าย 0.7 V
Vi
3 V Si
+
Vo
-
+10
-10
+
-
Vi
3 V 0.7 V
+
Vo
-
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 110
Ex: การวเิคราะห์ Clipper with Silicon Diodes
7.3 ; 0
7.3 ; 7.3
i
ii
ov
vvv
3.7 V vi
vo
Graph vo
Transfer Function
+10
-10
Vp = 10 - 3.7 = 6.3 V
VoVi
3.7 V
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clipper Circuits: Parallel
Parallel clipper มี 2 ชนิดเหมือนกนัSimple: ไม่ต่อไฟตรงอนุกรมกบัไดโอดBiased: ต่อไฟตรงอนุกรมกบัไดโอด
11
Simple Parallel Clipper Biased Parallel Clipper
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clipper Circuits: Simple Parallel
พิจารณาเม่ือใชแ้บบจ าลองไดโอดชนิด Ideal ส าหรับวงจร simple parallel clipper
vi > 0 Diode on vo = 0
vi ≤ 0 Diode off vo = vi
12
Clip บน
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clipper Circuits: Simple Parallel : Transfer Function
ความสมัพนัธ์ระหวา่ง vi และ vo คือ
13
0 ; 0
; 0
i
o
i i
vv
v v
vi
vo
vo = viSlope = 1
vo = 0
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Ex: จงเขียนกราฟ vo และกราฟ Transfer function
14
คิด Ideal DiodesvD > 0V, Diode จึงท างาน
- vi + 4V > 0V
vi < +4V ; Diode ON
vo = + 4V
ถา้ vi > +4V ; Diode OFF
vo = vi
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Ex: จงเขียนกราฟ vo และกราฟ Transfer function
Transfer Function
15
4 V ; 4 V
; 4 V
i
o
i i
vv
v v
Slope = 1
vi
vo
4V
4Vvo = vi
vo = 4V
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Ex: ค านวณดว้ย Silicon Diode
16
คิด VT = 0.7 V
vD > 0.7V, Diode จึงท างาน
- vi + 4V > 0.7V
vi < +3.3V ; Diode ON
vo = + 3.3 V
ถา้ vi > +3.3V ; Diode OFF
vo = vi
Si
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Ex: ค านวณดว้ย Silicon Diode : Transfer Function
Transfer Function
17
3.3 V ; 3.3 V
; 3.3 V
i
o
i i
vv
v v
Slope = 1
vi
vo
3.3V
3.3V
Silicon Diode ท าใหเ้ง่ือนไขการ ON/OFF เปล่ียนค าตอบตอ้งระบุ ขนาดแรงดนัต่างๆใหช้ดัเจน
vo = vivo = 3. 3V
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clipper บน-ล่าง
18
แยกคิด D1 และ D2
vD1 > 0.7V, D1 จึงท างาน
vi 5V > 0.7V
vi > +5.7V ; D1 ON
vD2 > 0.7V, D2 จึงท างาน
vi 2V > 0.7V
vi < 2.7V ; D2 ON
สังเกตเง่ือนไข ไดโอด D1, D2 ON ไม่พร้อมกนั
+
Vo
-
5 V 2 V
Si Si
+
Vi
-
D1 D2
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clipper บน-ล่าง
19
วงจรขณะ D1 ON
vo = + 5.7 V
vi > +5.7V ; D1 on
วงจรขณะ D2 ON
vo = 2.7 V
vi < 2.7V ; D2 on
ถา้ 2.7 < vi < 5.7V : All Diodes OFF ไม่มีกระแสไหล vo = vi
+
Vo
-
5 V 2 V
+
Vi
-
0.7 V
+
Vo
-
5 V 2 V
+
Vi
-
0.7 V
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clipper บน-ล่าง : Transfer Function
20
5.7 V ; 5.7 V
2.7 V ; 2.7 V
; 2.7 5.7
i
o i
i i
v
v v
v v
vi
vo
+5.72.7
Slope = 1 vo = +5.7
vo = 2.7
+10
-10
Vi
+5.7
-2.7
Vo
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
สรุป Clipper Circuits
21
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
สรุป Clipper Circuits
22
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clamper Circuits
วงจรเปล่ียนระดบัแรงดนัอา้งอิงสญัญาณ
ลกัษณะส าคญัของ Clamper คือจะเปล่ียนแรงดนัอา้งอิง สูงข้ึน หรือ ต ่าลงแต่ค่า Vp-p Input จะเท่ากบั Vp-p Output เสมอ
23
Clamper Circuits
Vi
t
0 V
Vi
t
Vp-p
Vo
t
5 V
Vo
t
Vp-p
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clamper Circuits
ส่วนประกอบวงจร Clamper Silicon / Ideal Diodes Resistor Ideal Capacitor
Ideal Capacitor คือ C ขนาด ใหญ่มากๆ อดัประจุไม่จ ากดั เม่ืออดัประจุ เตม็แลว้ จะรักษาประจุไวใ้หแ้รงดนัคงท่ี
24
C ทัว่ไปจะคายประจุและมีแรงดนัตกลง
Ideal C จะรักษาแรงดนัคงท่ี
to
+
Vc
-
5V
to
Vc
t
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clamper Circuits
- C ท าหนา้ท่ีเกบ็แรงดนัคงท่ี- Diode เป็นสวิทชใ์หก้ระแสไหลอดัประจุ
25
1. หาเง่ือนไขไดโอด ON น ากระแสอดัประจุ C
- Assume Vc = 0 (Initial) - Diode On เม่ือ vi > 0V
Ideal
2. เขียนวงจรหา Vc วา่ถกู Charge ท่ีแรงดนัสูงสุดก่ีโวลท์
ได้ Vc = V
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Clamper Circuits
26
Vp-p = 2V
3. เม่ือ C ถกูอดัเตม็ท่ีแลว้ ไดโอดจะ OFF เน่ืองจาก Vc ออกแรงตา้นกระแสในวงจร ( vD ≤ 0V )
คิด Ideal C Vc = ค่าคงท่ีไดโอดจะไม่ ON อีกKVL หาสมการ vo : vo = vi – Vc = vi – V
0 ref -VrefVp-p = 2V
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Ex: จงเขียนกราฟ vo ของวงจร Clamper
27
คิด Silicon Diode
vD > 0.7V, Diode ท างาน
- vi + 5V > 0.7V
vi < +4.3V ; Diode ON
ท่ี vi = -20 V ; Vc = Vcmax
Vcmax = ? ถกู Charge ท่ีสูงสุดก่ีโวลท์
vi อดัประจุสูงสุด Vcmax = 20 + 5 0.7 = 24.3 V
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
Ex: จงเขียนกราฟ vo ของวงจร Clamper
28
คิด Ideal C Vc = ค่าคงท่ี = 24.3 Vไดโอดจะไม่ ON อีกKVL หาสมการ vo : vo = vi + 24.3 V
Vp-p = 30VVp-p = 30V
C เร่ิมอดัประจุท่ีลกูคล่ืนท่ี 2
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
สรุป Clamper Circuits
29
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1
การบา้น คร้ังท่ี 6
30
1. Determine the output voltage waveform for each circuit in Figure c to f.
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 131
การบา้น คร้ังท่ี 6
2. Determine the peak forward current through each diode in Figure a to b.
3. Determine the output voltage waveform for each circuit in Figure a to b.
205231 วงจรและระบบอิเล็กทรอนิกส์ 1 32
การบา้น คร้ังท่ี 6
4. Describe the output waveform of each circuit in Figure a and b. Assume the RC time constant is much greater than the period of the input.5. Repeat Problem 4 with the diodes turned around.
Top Related