這是另一個使用二極管的電路,它工作在輸入波形上,但與限波電路不同。箝位電路用于為輸入交流信號添加直流電平,并將交流信號的峰值電壓(正峰值和負峰值)改變到任何所需的電平。這里的直流電平是指交流信號從正半周期移動到負半周期的0v 點,反之亦然。簡單地放置箝位電路可以將整個信號轉移到正側或負側。
A) 正向鉗位電路:
這是將輸入信號轉移到正側的鉗位器電路,此時輸入信號的最低峰值將為零。查看上述波形,以更好地了解正箝位電路對典型交流輸入信號的作用。
在開始工作之前,鉗位電路需要滿足一個條件才能工作。與輸入信號的時間段相比,該電路中R和C的RC時間常數應該非常大。理想情況下,RC時間常數應比輸入信號的時間段大10倍。
這是它的工作原理。當交流信號的負半周期通過電路時,二極管將正向偏置,電流以相反的方向流動,將電容器充電至交流信號的峰值電壓,但極性相反。當信號切換到正半周期時,由于RC值很大,電容器的放電將非常小。在正循環期間,二極管將處于反向偏置狀態,零電流流過它。由于沒有電流流過二極管輸入信號,因此RL上不會出現任何壓降。但這里的電容器已經以反極性充電。
此時將基爾霍夫方程應用于上述電路,輸出電壓方程為
Vo = Vc + Vi
其中Vc是電容電壓,Vi是輸入電壓。下面的計算等于輸入波形的一個完整周期后,因此電容器將始終處于充電狀態。
使用此公式,您可以推導出輸出電壓并繪制輸出信號。
當輸入信號為0v/I時,電容電壓為Vm,輸出電壓為Vo = Vm
輸入信號的位置II / -V m將導致電容電壓為Vm,進而給出輸出電壓Vo = 0
當輸入處于位置 III / V m 時,電容器電壓將處于 V m,因此輸出電壓 Vo = 2V m
上述電壓值將導致整個信號向正側偏移,如上圖所示。該信號中的直流電平被轉移到輸入信號的正半周期峰值電壓Vm的峰值電壓。而輸出信號的峰值電壓將是輸入信號峰值2Vm的兩倍,最低峰值將為零。
b) 負極鉗位電路:
正箝位器電路將信號移至正側,而負箝位器將整個信號推至負側。該電路類似于正箝位器,除了二極管與此相反。當交流信號的正半周期通過電路二極管時,二極管將處于正向偏置狀態,并允許電流流過它。在這種情況下,電容器開始充電到交流信號的最大或峰值電壓。電容器將保持該電壓,直到二極管正向偏置。
一旦信號切換到輸入信號的負半部分,二極管將被反向偏置,輸入電壓將顯示在電阻兩端的輸出。
將基爾霍夫的電壓施加到電路上,輸出電壓為
Vo = Vi – Vc
其中Vi是輸入電壓,Vc是電容電壓。在輸入波形的初始完整周期之后,電容器將始終充電,并且電壓將始終出現在其兩端。
使用此公式,您可以推導出輸出電壓并繪制輸出信號。
當輸入信號為0v/I時,電容電壓為V m,輸出電壓為Vo = -Vm
輸入信號的位置II / V m將導致電容電壓Vm,進而給出輸出電壓Vo = 0
當輸入處于位置 III / -V m 時,電容器電壓將為 V m,因此輸出電壓為 Vo = -2V m
上述電壓值表示整個信號在輸出中偏移到負側。這里,最大峰值電壓從V m移動到零,最小峰值電壓從-V m移動到-2Vm。
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