电子电路 - 钳位电路

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钳位电路是一种将直流电平添加到交流信号的电路。实际上，可以使用钳位电路将信号的正峰值和负峰值置于所需的电平。当直流电平发生偏移时，钳位电路称为电平移位器。

钳位电路由电容器等能量存储元件组成。一个简单的钳位电路由电容器、二极管、电阻器和直流电池（如果需要）组成。

钳位电路

钳位电路可以定义为由二极管、电阻器和电容器组成的电路，可将波形移至所需的直流电平，而不改变所施加信号的实际外观。

为了维持波形的时间周期，tau必须大于时间周期的一半（电容器的放电时间应该很慢。）

$$\tau = Rc$$

在哪里

• R 是所用电阻的阻值
• C是所用电容器的电容

电容器充电和放电的时间常数决定了钳位电路的输出。

• 在钳位电路中，输出波形相对于输入信号发生向上或向下的垂直偏移。

• 负载电阻和电容影响波形。因此，电容器的放电时间应足够大。

当使用电容器耦合网络时（作为电容器阻挡直流），输入中存在的直流分量被抑制。因此，当需要恢复直流时，需要使用钳位电路。

夹具类型

钳位电路有几种类型，例如

• 正向钳位器
• 带正 $V_r$ 的正钳位器
• 带负 $V_r$ 的正钳位器
• 负钳位器
• 负钳位器与正 $V_{r}$
• 具有负 $V_{r}$ 的负钳位器

让我们详细了解一下它们。

正钳位电路

钳位电路恢复直流电平。当信号的负峰值升高至零电平以上时，该信号被称为正钳位。

正钳位电路由二极管、电阻器和电容器组成，它将输出信号移至输入信号的正部分。下图解释了正钳位电路的结构。

最初，当给定输入时，电容器尚未充电，并且二极管反向偏置。此时不考虑输出。在负半周期期间，在峰值处，电容器在一个板上带负电，在另一板上带正电。电容器现在充电至其峰值 $V_{m}$。该二极管正向偏置并且导电严重。

在下一个正半周期期间，电容器充电至正 Vm，同时二极管获得反向偏置并开路。此时电路的输出为

$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$$

因此，信号被正向钳位，如上图所示。输出信号根据输入的变化而变化，但随着输入电压的增加，电平会根据电容器上的电荷而变化。

_{具有正 V r}的正钳位器

正钳位电路如果用某个正参考电压偏置，该电压将被添加到输出以提高钳位电平。利用这一点，具有正参考电压的正钳位器电路构造如下。

在正半周期期间，参考电压通过二极管施加在输出端，并且随着输入电压的增加，二极管的阴极电压相对于阳极电压增加，因此它停止导通。在负半周期期间，二极管获得正向偏置并开始导通。电容器两端的电压和参考电压共同维持输出电压电平。

带负 $V_{r}$ 的正钳位器

正钳位电路如果用一些负参考电压偏置，该电压将被添加到输出以提高钳位电平。利用这一点，具有正参考电压的正钳位器电路构造如下。

在正半周期期间，电容器两端的电压和参考电压共同维持输出电压电平。在负半周期期间，当阴极电压小于阳极电压时，二极管导通。这些变化使得输出电压如上图所示。

负钳位器

负钳位电路由二极管、电阻器和电容器组成，它将输出信号移至输入信号的负部分。下图解释了负钳位电路的结构。

在正半周期期间，电容器充电至峰值 $v_{m}$。二极管正向偏置并导通。在负半周期期间，二极管受到反向偏置并开路。此时电路的输出为

$$V_{0}=V_{i}+V_{m}$$

因此，信号被负钳位，如上图所示。输出信号根据输入的变化而变化，但随着输入电压的增加，电平会根据电容器上的电荷而变化。

具有正 V _{r的负钳位器}

负钳位电路如果用某个正参考电压偏置，该电压将被添加到输出以提高钳位电平。利用这一点，具有正参考电压的负钳位器电路构造如下。

尽管输出电压被负钳位，但由于所施加的参考电压为正，所以输出波形的一部分升高至正电平。在正半周期期间，二极管导通，但输出等于所施加的正参考电压。在负半周期期间，二极管表现为开路，电容器两端的电压形成输出。

具有负 V _{r的负钳位器}

负钳位电路如果用一些负参考电压偏置，该电压将被添加到输出以提高钳位电平。利用这一点，具有负参考电压的负钳位器电路构造如下。

二极管的阴极连接有负参考电压，该参考电压小于零电压和阳极电压。因此，二极管在正半周期期间、零电压电平之前开始导通。在负半周期期间，电容器两端的电压出现在输出端。因此，波形被钳位到负部分。

应用领域

Clippers 和 Clampers 有很多应用，例如

剪子

• 用于波形的生成和整形
• 用于保护电路免受尖峰影响
• 用于振幅恢复器
• 用作电压限制器
• 用于电视电路
• 用于调频发射机

夹具

• 用作直流恢复器
• 用于消除扭曲
• 用作电压倍增器
• 用于放大器的保护
• 用作测试设备
• 用作基线稳定剂