أنواع المقصات والمشابك مع التطبيقات

عادي مشاريع الإلكترونيات تعمل في نطاقات إشارة كهربائية مختلفة وبالتالي ، لهذه الدوائر الإلكترونية ، الغرض منه هو الحفاظ على الإشارات في نطاق معين من أجل الحصول على المخرجات المطلوبة. لتلقي الإخراج عند مستويات الجهد المتوقعة ، لدينا أدوات متعددة الاستخدامات في المجال الكهربائي وتلك تسمى Clippers and Clampers. توضح هذه المقالة وصفًا واضحًا للقصاصات والمشابك ، والاختلافات بينهما ، وكيفية عملها وفقًا لمستويات الجهد المتوقعة.

ما هي كليبرز آند كلامبرز؟

كليبرز ومشابك في الإلكترونيات تستخدم على نطاق واسع في تشغيل أجهزة استقبال التلفزيون التناظرية وأجهزة إرسال FM. ال متغير التردد يمكن إزالة التداخل باستخدام طريقة التثبيت في أجهزة استقبال التلفزيون وفي أجهزة إرسال FM ، تقتصر قمم الضوضاء على قيمة محددة ، يمكن فوقها إزالة القمم الزائدة باستخدام طريقة القطع.

دائرة كليبرز والمشابك

ما هي دائرة المقص؟

يُطلق على الجهاز الإلكتروني الذي يستخدم للتهرب من إخراج الدائرة لتتجاوز القيمة المحددة مسبقًا (مستوى الجهد) دون تغيير الجزء المتبقي من شكل موجة الإدخال دائرة المقص.

ان دائرة كهربائية تُستخدم لتغيير الذروة الموجبة أو الذروة السلبية لإشارة الإدخال إلى قيمة محددة عن طريق تحويل الإشارة بأكملها لأعلى أو لأسفل للحصول على قمم إشارة الخرج عند المستوى المطلوب تسمى دائرة Clamper.

هناك أنواع مختلفة من دوائر المقصات والمشابك كما هو موضح أدناه.

عمل حلبة المقص

يمكن تصميم دائرة المقص من خلال استخدام كل من العناصر الخطية وغير الخطية مثل المقاومات أو الثنائيات أو الترانزستورات . نظرًا لأن هذه الدوائر تستخدم فقط لقطع شكل موجة الإدخال وفقًا للمتطلبات ولإرسال شكل الموجة ، فإنها لا تحتوي على أي عنصر تخزين للطاقة مثل المكثف. بشكل عام ، يتم تصنيف كليبرز إلى نوعين: كليبرز سلسلة وشانت كليبرز.

سلسلة كليبرز

يتم تصنيف كليبرز السلسلة مرة أخرى إلى كليبرز سلبي وسلسلة كليبرز موجب وهي كما يلي:

سلسلة المقص السلبي

يوضح الشكل أعلاه سلسلة من المقصات السلبية بأشكال موجية ناتجة. خلال دورة النصف الموجب ، يظهر الصمام الثنائي (يعتبر بمثابة الصمام الثنائي المثالي) في منحاز للأمام وينفذ بحيث تظهر الدورة النصف الموجبة الكاملة للمدخلات عبر المقاوم المتصل بالتوازي على شكل موجة خرج.

خلال الدورة النصفية السلبية ، يكون الصمام الثنائي متحيزًا عكسيًا. لا يوجد خرج يظهر عبر المقاوم. وبالتالي ، فإنه يقطع دورة النصف السالبة لشكل موجة الإدخال ، وبالتالي يطلق عليه سلسلة من المقص السلبي.

سلسلة المقص السلبي

سلسلة سلبي كليبر مع إيجابي Vr

المقص السلبي المتسلسل ذو الجهد المرجعي الموجب مشابه للمقص السلبي للسلسلة ، ولكن في هذا يتم إضافة جهد مرجعي موجب في سلسلة مع المقاوم. خلال دورة النصف الموجبة ، يبدأ الصمام الثنائي في إجراء فقط بعد أن تتجاوز قيمة جهد الأنود قيمة جهد الكاثود. نظرًا لأن جهد الكاثود يصبح مساويًا للجهد المرجعي ، فسيكون الناتج الذي يظهر عبر المقاوم كما هو موضح في الشكل أعلاه.

سلسلة سلبي المقص مع إيجابي Vr

إن أداة القص السالبة السلسلة ذات الجهد المرجعي السالب تشبه المقص السلبي المتسلسل بجهد مرجعي موجب ، ولكن بدلاً من الموجب Vr هنا يتم توصيل Vr السالب في سلسلة مع المقاوم ، مما يجعل جهد الكاثود للديود جهدًا سالبًا .

وهكذا ، خلال دورة النصف الموجب ، يظهر المدخل بالكامل كمخرج عبر المقاوم ، وأثناء دورة النصف السالب ، يظهر الإدخال كمخرج حتى تكون قيمة الإدخال أقل من الجهد المرجعي السالب ، كما هو موضح في الشكل.

سلسلة سلبي كليبر مع سلبي في آر

سلسلة المقص الإيجابي

يتم توصيل دائرة المقص الموجبة المتسلسلة كما هو موضح في الشكل. خلال دورة النصف الموجب ، يصبح الصمام الثنائي منحازًا عكسيًا ، ولا يتم إنشاء أي خرج عبر المقاوم ، وخلال الدورة النصفية السالبة ، يعمل الصمام الثنائي ويظهر المدخل بالكامل كمخرج عبر المقاوم.

سلسلة المقص الإيجابي

السلسلة الإيجابية كليبر مع سلبي Vr

إنه مشابه للمقص الموجب المتسلسل بالإضافة إلى جهد مرجعي سالب متسلسل بمقاوم وهنا ، خلال دورة نصف موجبة ، يظهر الناتج عبر المقاوم كجهد مرجعي سالب.

سلسلة المقص الإيجابي مع سلبي VR

خلال نصف الدورة السالبة ، يتم إنشاء الإخراج بعد الوصول إلى قيمة أكبر من الجهد المرجعي السالب ، كما هو موضح في الشكل أعلاه.

سلسلة المقص الإيجابي مع الواقع الافتراضي الإيجابي

بدلاً من الجهد المرجعي السالب ، يتم توصيل جهد مرجعي موجب للحصول على مقص سلسلة موجبة بجهد مرجعي موجب. أثناء الدورة النصف الموجبة ، يظهر الجهد المرجعي كمخرج عبر المقاوم ، وأثناء دورة النصف السالب ، يظهر المدخل بالكامل كمخرج عبر المقاوم.

شانت كليبرز

يتم تصنيف كليبرز التحويلة إلى نوعين: المقصات السلبية التحويلة والمقصات الإيجابية التحويلة.

تحويلة المقص السلبي

يتم توصيل المقص السلبي التحويلة كما هو موضح في الشكل أعلاه. خلال دورة النصف الموجب ، يكون المدخل بأكمله هو الناتج ، وأثناء نصف الدورة السلبية ، يؤدي الصمام الثنائي إلى عدم توليد أي ناتج من المدخلات.

تحويلة المقص السلبي

تحويلة المقص السلبي مع إيجابي Vr

يضاف جهد مرجعي موجب متسلسل إلى الصمام الثنائي كما هو موضح في الشكل. خلال دورة النصف الموجب ، يتم إنشاء المدخلات كإخراج ، وأثناء دورة النصف السالب ، سيكون الجهد المرجعي الموجب هو جهد الخرج كما هو موضح أدناه.

تحويلة المقص السلبي مع إيجابي Vr

Shunt Negative Clipper مع Negative Vr

بدلاً من الجهد المرجعي الموجب ، يتم توصيل الجهد المرجعي السالب في سلسلة مع الصمام الثنائي لتشكيل مقص تحويل سلبي بجهد مرجعي سالب. خلال الدورة النصف الموجبة ، يظهر المدخل بالكامل كمخرج ، وأثناء نصف الدورة السالبة ، يظهر الجهد المرجعي كإخراج كما هو موضح في الشكل أدناه.

Shunt Negative Clipper مع Negative Vr

تحويلة المقص الإيجابي

خلال دورة النصف الموجب ، يكون الصمام الثنائي في وضع التوصيل ولا يتم إنشاء أي إخراج ، وخلال دورة النصف السالب ، يظهر الإدخال بالكامل كمخرج حيث يكون الصمام الثنائي في انحياز عكسي كما هو موضح في الشكل أدناه.

تحويلة المقص الإيجابي

تحويل المقص الإيجابي مع سلبي Vr

خلال دورة النصف الموجب ، يظهر الجهد المرجعي السالب المتصل في سلسلة مع الصمام الثنائي كإخراج وخلال دورة النصف السالب ، يستمر الصمام الثنائي حتى تصبح قيمة جهد الدخل أكبر من الجهد المرجعي السالب وسيتم إنشاء الناتج المقابل.

تحويل المقص الإيجابي مع Vr إيجابي

أثناء دورة النصف الموجبة ، يجري الصمام الثنائي مما يؤدي إلى ظهور الجهد المرجعي الإيجابي كجهد خرج ، وخلال دورة النصف السالب ، يتم إنشاء المدخلات بالكامل كناتج حيث يكون الصمام الثنائي متحيزًا عكسيًا.

بالإضافة إلى المقص الموجب والسالب ، هناك أداة قص مجمعة تُستخدم لقص كل من الدورات النصف الموجبة والسالبة كما هو موضح أدناه.

مقص سلبي موجب بجهد مرجعي Vr

الدائرة متصلة كما هو موضح في الشكل بجهد مرجعي Vr ، الثنائيات D1 & D2 . خلال دورة النصف الموجب ، يقوم الصمام الثنائي D1 بإجراء ما يتسبب في ظهور الجهد المرجعي المتصل في سلسلة مع D1 عبر الخرج.

خلال الدورة السالبة ، يقوم الصمام الثنائي D2 بالتسبب في ظهور الجهد المرجعي السالب المتصل عبر D2 كإخراج مطابق.

دوائر المقص عن طريق قص كل من نصف الموجات

تتم مناقشة دارات المقص عن طريق قص كلتا الموجات النصفية أدناه.

للنصف الإيجابي يكون

هنا ، يتم توصيل جانب الكاثود من الصمام الثنائي D1 بجهد DC موجب ويتلقى الأنود جهدًا موجبًا متنوعًا. بالطريقة نفسها ، يتم توصيل جانب الأنود من الصمام الثنائي D2 بجهد DC السالب ويتلقى جانب الكاثود جهدًا إيجابيًا متنوعًا. في وقت الدورة النصف الموجبة ، سيكون الصمام الثنائي D2 بالكامل في حالة منحازة عكسية. هنا يتم تمثيل المعادلات على النحو التالي:

عندما يكون جهد الدخل أقل من Vdc1 + Vd1 عندما تكون الثنائيات في حالة انحياز عكسي ، فإن جهد الخرج هو Vin (جهد الدخل)

عندما يكون جهد الدخل أكبر من Vdc1 + Vd1 عندما يكون D1 في تحيز إعادة التوجيه ويكون D2 في حالة انحياز عكسي ، فإن جهد الخرج هو Vdc1 + Vd1

لنصف الدورة السلبية

هنا ، يتم توصيل جانب الكاثود من الصمام الثنائي D1 بجهد DC موجب ويتلقى الأنود جهدًا سلبيًا متنوعًا. بالطريقة نفسها ، يتم توصيل جانب الأنود من الصمام الثنائي D2 بجهد DC السالب ويتلقى جانب الكاثود جهدًا سالبًا متنوعًا. في وقت الدورة النصف الموجبة ، سيكون الصمام الثنائي D2 بالكامل في حالة منحازة عكسية. هنا يتم تمثيل المعادلات على النحو التالي:

عندما يكون جهد الدخل أقل من Vdc2 + Vd2 عندما تكون الثنائيات في حالة انحياز عكسي ، فإن جهد الخرج هو Vin (جهد الدخل)

عندما يكون جهد الدخل أكبر من Vdc2 + Vd2 عندما يكون D2 في تحيز إعادة التوجيه ويكون D1 في حالة انحياز عكسي ، فإن جهد الخرج يكون (-Vdc2 - Vd2)

في دوائر المقص التي تقطع كل من الموجات النصفية ، يمكن أن تتنوع نطاقات القطع الموجبة والسالبة بشكل منفصل مما يعني أن مستويات الجهد + الخامس والجهد يمكن أن تكون مختلفة. وتسمى هذه أيضًا دوائر قص تابعة متوازية. يتم تشغيله باستخدام مصدرين للجهد وصمامين ثنائيين متصلين بطريقة معاكسة لبعضهما البعض.

قص كلا الأمواج النصفية

قطع من خلال زينر ديود

هذا هو النوع الآخر من دارات القطع

هنا ، يعمل الصمام الثنائي Zener كقطع متحيز للديود حيث يكون الجهد المتحيز هو نفسه الجهد في حالة انهيار الصمام الثنائي. في هذا النوع من دارات القطع ، في وقت الدورة + الخامسة ، يكون الصمام الثنائي في حالة منحازة عكسية ، ومقاطع الإشارة في حالة جهد زينر.

وفي وقت الدورة نصف النصفية ، يعمل الصمام الثنائي بشكل طبيعي حيث يكون جهد زينر 0.7 فولت. من أجل قص كلتا دورات نصف الموجة ، يتم توصيل الثنائيات مثل الثنائيات المتتالية.

ما هو Meany بواسطة Clamper؟

تسمى دوائر clamper أيضًا بـ DC Restorers. تُستخدم هذه الدوائر بشكل خاص لتحويل أشكال الموجة المطبقة إلى مستويات أعلى أو أسفل من الجهد المرجعي للتيار المستمر دون إظهار التأثير على شكل شكل الموجة. يميل هذا التحول إلى تعديل مستوى Vdc للموجة المطبقة. يمكن تحويل مستويات الذروة للموجة من خلال المشابك الصمام الثنائي لذلك يُطلق على هؤلاء حتى اسم محولات المستوى. فيما يتعلق بهذا ، يتم تصنيف دوائر clamper بشكل أساسي على أنها مشابك موجبة وسلبية.

عمل حلبة Clamper

يمكن وضع الذروة الموجبة أو السلبية للإشارة على المستوى المطلوب باستخدام دوائر التثبيت. نظرًا لأنه يمكننا تغيير مستويات قمم الإشارة باستخدام clamper ، فإنه يُطلق عليه أيضًا مستوى shifter.

تتكون دائرة clamper من a مكثف والصمام الثنائي متصل بالتوازي عبر الحمل. تعتمد دائرة clamper على التغيير في ثابت الوقت للمكثف. يجب اختيار المكثف بحيث أنه أثناء توصيل الصمام الثنائي ، يجب أن يكون المكثف كافيًا للشحن السريع وخلال فترة عدم توصيل الصمام الثنائي ، يجب ألا يفرغ المكثف بشكل كبير. يتم تصنيف أدوات التثبيت على أنها مشابك موجبة وسالبة بناءً على طريقة التثبيت.

سلبي كلامبر

خلال الدورة النصف الموجبة ، يكون الصمام الثنائي للإدخال في تحيز توجيهي - وعندما يتم شحن مكثف الصمام الثنائي (حتى قيمة الذروة لإمداد الإدخال). خلال نصف الدورة السالبة ، لا يتم إجراء العكس ويصبح جهد الخرج مساوياً لمجموع جهد الدخل والجهد المخزن عبر المكثف.

سلبي كلامبر

سلبي Clamper مع إيجابي Vr

إنه مشابه للمشابك السالب ، لكن شكل الموجة الناتج يتحول نحو الاتجاه الإيجابي بواسطة جهد مرجعي موجب. نظرًا لأن الجهد المرجعي الموجب متصل في سلسلة مع الصمام الثنائي ، خلال دورة نصف موجبة ، على الرغم من أن الصمام الثنائي يعمل ، يصبح جهد الخرج مساويًا للجهد المرجعي ، وبالتالي يتم تثبيت الخرج باتجاه الاتجاه الإيجابي كما هو موضح في الشكل أدناه .

سلبي Clamper مع إيجابي Vr

سلبي Clamper مع سلبي Vr

من خلال عكس اتجاهات الجهد المرجعي ، يتم توصيل الجهد المرجعي السالب في سلسلة مع الصمام الثنائي كما هو موضح في الشكل أعلاه. أثناء الدورة النصف الموجبة ، يبدأ الصمام الثنائي التوصيل قبل الصفر ، حيث أن الكاثود له جهد مرجعي سالب ، وهو أقل من الصفر والجهد الموجي ، وبالتالي ، يتم تثبيت شكل الموجة باتجاه الاتجاه السالب بواسطة قيمة الجهد المرجعي .

سلبي Clamper مع سلبي Vr

Clamper إيجابي

إنها تشبه تقريبًا دائرة clamper السلبية ، لكن الصمام الثنائي متصل في الاتجاه المعاكس. خلال الدورة النصف الموجبة ، يصبح الجهد عبر أطراف الخرج مساويًا لمجموع جهد الدخل والجهد المكثف (باعتبار أن المكثف مشحون بالكامل في البداية).

Clamper إيجابي

خلال الدورة النصفية السلبية للمدخلات ، يبدأ الصمام الثنائي في توصيل المكثف وشحنه بسرعة إلى ذروة قيمة الإدخال. وهكذا يتم تثبيت أشكال الموجة باتجاه الاتجاه الإيجابي كما هو موضح أعلاه.

Clamper إيجابي مع Vr

يضاف جهد مرجعي موجب بالتسلسل مع الصمام الثنائي للمشابك الموجب كما هو موضح في الدائرة. أثناء دورة النصف الموجبة للإدخال ، يعمل الصمام الثنائي كما هو مبدئيًا ، ويكون جهد الإمداد أقل من الجهد المرجعي الموجب للأنود.

Clamper إيجابي مع Vr

إذا كان جهد الكاثود أكبر من جهد الأنود ، فإن الصمام الثنائي يتوقف عن التوصيل. أثناء دورة النصف السالب ، يقوم الصمام الثنائي بتوصيل المكثف وشحنه. يتم إنشاء الإخراج كما هو موضح في الشكل.

Clamper إيجابي مع سلبي Vr

يتم عكس اتجاه الجهد المرجعي ، وهو متصل في سلسلة مع الصمام الثنائي مما يجعله جهدًا مرجعيًا سالبًا. خلال الدورة النصف الموجبة ، سيكون الصمام الثنائي غير موصل ، بحيث يكون الناتج مساويًا لجهد المكثف والجهد الداخل.

Clamper إيجابي مع سلبي Vr

خلال دورة النصف السالب ، يبدأ الصمام الثنائي بالتوصيل فقط بعد أن تصبح قيمة جهد الكاثود أقل من جهد الأنود. وبالتالي ، يتم إنشاء أشكال الموجة الناتجة كما هو موضح في الشكل أعلاه.

كليبرز ومشابك باستخدام Op-Amp

لذلك ، استنادًا إلى op-amp ، يتم تصنيف clipper و clampers بشكل أساسي إلى نوعين وهما أنواع إيجابية وسلبية. دعنا نعرف تشغيل clipper and clamper باستخدام op-amp .

كليبرز باستخدام Op-Amp

في الدائرة أدناه ، يتم تطبيق موجة جيبية لجهد Vt على الطرف غير المقلوب لجهاز op-amp ويمكن تغيير قيمة Vref عن طريق تغيير قيمة R2. يتم شرح العملية على النحو التالي للقصاصة الإيجابية:

• عندما يكون جهد الإدخال (Vi) أقل من Vref ، يحدث التوصيل في D1 وتعمل الدائرة كمتابع للجهد. لذلك ، يظل Vo هو نفسه جهد الدخل للشرط السادس
• عندما يكون جهد الإدخال (Vi) أكبر من جهد Vref ، فلن يكون هناك توصيل ، وستعمل الدائرة كحلقة مفتوحة لأن التغذية المرتدة لم تكن بطريقة مغلقة. لذلك ، يظل Vo هو نفسه الجهد المرجعي للشرط Vi> Vref

بالنسبة للمقص السلبي ، تكون العملية

في الدائرة أدناه ، يتم تطبيق موجة جيبية لجهد Vt على الطرف غير المقلوب لجهاز op-amp ويمكن تغيير قيمة Vref عن طريق تغيير قيمة R2.

• عندما يكون جهد الإدخال (Vi) أكبر من جهد Vref ، يحدث التوصيل في D1 وتعمل الدائرة كمتابع للجهد. لذلك ، يظل Vo هو نفسه مثل جهد الدخل للشرط Vi> Vref
• عندما يكون جهد الدخل (Vi) أقل من Vref ، فلن يكون هناك توصيل ، وستعمل الدائرة كحلقة مفتوحة لأن التغذية المرتدة لم تكن بطريقة مغلقة. لذلك ، يظل Vo هو نفس الجهد المرجعي للشرط السادس

المشابك باستخدام Op-Amp

يتم شرح تشغيل دائرة clamper الإيجابية على النحو التالي:

هنا ، يتم تطبيق موجة جيبية على الطرف المقلوب لجهاز op-amp باستخدام مكثف ومقاوم. هذا يتوافق مع أن إشارة التيار المتردد يتم تطبيقها على الطرف المقلوب لجهاز op-amp. بينما يتم تطبيق Vref على الطرف غير المقلوب op-amp.

يمكن تحديد مستوى Vref بتعديل قيمة R2. هنا ، Vref هي قيمة موجبة ، والإخراج هو Vi + Vref حيث يتوافق هذا مع أن دائرة clamper تولد الإخراج حيث سيكون لـ Vi تحول رأسي صاعد مع أخذ Vref كجهد مرجعي.

وفي دائرة clamper السلبية ، يتم تطبيق موجة جيبية على الطرف المقلوب لـ op-amp باستخدام مكثف ومقاوم. هذا يتوافق مع أن إشارة التيار المتردد يتم تطبيقها على الطرف المقلوب لجهاز op-amp. بينما يتم تطبيق Vref على الطرف غير المقلوب op-amp.

يمكن تحديد مستوى Vref بتعديل قيمة R2. هنا ، Vref هي قيمة سالبة ، والمخرج هو Vi + Vref حيث يتوافق هذا مع أن دائرة clamper تولد الإخراج حيث سيكون لـ Vi تحول رأسي إلى أسفل مع أخذ Vref كجهد مرجعي.

الاختلافات بين كليبرز وكلامبرز

يوضح هذا القسم بوضوح الاختلافات الرئيسية بين دوائر المقص والكلامبر

تطبيقات كليبرز والمشابك

ال تطبيقات كليبرز هي:

• يتم استخدامها بشكل متكرر لفصل إشارات التزامن عن إشارات الصورة المركبة.
• يمكن الحد من ارتفاعات الضوضاء المفرطة فوق مستوى معين أو قصها في أجهزة إرسال FM باستخدام كليبرز السلسلة.
• لتوليد أشكال موجة جديدة أو تشكيل شكل موجة موجود ، يتم استخدام كليبرز.
• التطبيق النموذجي لمقص الصمام الثنائي هو حماية الترانزستورات من العابرين ، كصمام ثنائي حر متصل بالتوازي عبر الحمل الاستقرائي.
• كثيرا ما تستخدم مقوم نصف الموجة في مجموعات تزويد الطاقة هو مثال نموذجي للقص. يقوم بقص الموجة النصف موجبة أو السالبة من المدخلات.
• يمكن استخدام كليبرز كمحددات للجهد ومحددات السعة.

ال تطبيقات المشابك هي:

• يتم استخدام دوائر الإرسال والاستقبال المعقدة الخاصة بمدخلة التلفزيون كملف مثبت خط الأساس لتحديد أقسام إشارات النصوع لمستويات محددة مسبقًا.
• يُطلق على المشابك أيضًا اسم مرمم التيار المباشر لأنها تثبت أشكال الموجة بجهد ثابت للتيار المستمر.
• كثيرا ما تستخدم هذه في معدات الاختبار والسونار و أنظمة الرادار .
• من أجل حماية مكبرات الصوت من الإشارات الخاطئة الكبيرة ، يتم استخدام المشابك.
• يمكن استخدام المشابك لإزالة التشوهات
• لتحسين وقت الاسترداد ، يتم استخدام المشابك.
• يمكن استخدام المشابك كمضاعفات الجهد أو مضاعفات الجهد .

هذه هي جميع التطبيقات التفصيلية لكل من المقصات والمشابك.

تستخدم دوائر Clipper و clampers لتشكيل شكل موجة إلى الشكل المطلوب والنطاق المحدد. يمكن تصميم المقصات والمشابك التي تمت مناقشتها في هذه المقالة باستخدام الثنائيات. هل تعرف أي شيء آخر العناصر الكهربائية والإلكترونية مع ماذا كليبرز ويمكن تصميم المشابك؟ إذا كنت قد فهمت هذه المقالة بشكل متعمق ، فقدم ملاحظاتك ، وانشر استفساراتك وأفكارك كتعليقات في القسم أدناه.