|
วงจรแคลมป์ (clamping diode circuit)
  วงจรแคลมป์โดยใช้ไดโอดจะให้สัญญาณเอาต์พุตที่มีลักษณะเหมือนสัญญาณอินพุตทุกประการ
แต่ระดับแรงดันสูงสุด หรือต่ำสุดของสัญญาณเอาต์พุตจะถูกแคลมป์อยู่ที่ระดับแรงดันอ้างอิงที่ศูนย์โวลท์
จากรูปที่ 1 (ก) แสดงลักษณะของวงจรแคลมป์ ระดับแรงดันต่ำสุดของสัญญาณอินพุตที่ระดับศูนย์โวลต์และให้สัญญาณเอาต์พุต
ที่อยู่ในระดับแรงดันบวกเท่านั้น และจากรูปที่ 1 (ข) แสดงวงจรแคลมป์ที่แคลมป์ระดับสูงสุดของสัญญาณอินพุต
ที่ระดับศูนย์โวลต์ และให้แรงดันเอาต์พุตที่อยู่ในระดับแรงดันลบ เท่านั้น
จากรูปที่
1 สังเกตว่า ค่าแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตจะเท่ากับค่าแรงดันจากยอดถึงยอด
(peak to peak) ของ สัญญาณ อินพุต ดังนั้นถ้าลักษณะของสัญญาณอินพุตมีสวิงทั้งช่วงบวกและช่วงลบอย่างสมมาตรกัน
โดยมีจุดอ้างอิงหรือศูนย์ กลางการสวิงที่ระดับแรงดันศูนย์โวลต์ ค่าแรงดันสูงสุดของสัญญาณเอาต์พุตจะมีค่าเป็น
2 เท่าของแรงดันสัญญาณอินพุต โดย คิดจากระดับ อ้างอิงที่ศูนย์โวลต์ และในทางปฏิบัติค่าแรงดันเอาต์พุตจะต่ำกว่าอุดมคติที่กล่าวมานี้อยู่เล็กน้อย
เนื่องจากมีแรงดัน ตกคร่อมไดโอด อยู่ค่าหนึ่ง ซึ่งเท่ากับแรงดันขณะได้รับการไบแอสตรงของไดโอด
(ประมาณ 600 มิลลิโวลต์ สำหรับไดโอดชนิด ซิลิกอน)
รูปที่ 1 วงจรแคลมป์โดยใช้ไดโอด
และเมื่อนำตัวต้านทานขนาด
10 กิโลโอห์มมาต่อคร่อมไดโอด ดังในรูปที่ 2 โดยป้อนสัญญาณสี่เหลี่ยมทางอินพุตความถี่
1 กิโลเฮิรตซ์จากแหล่งจ่ายแรงดันที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ จากวงจรนี้เอง C1และ
R1ทำหน้าที่เป็นวงจรดิฟเฟอเรนชิเอเตอร์ที่มีค่าเวลา คงที่เท่ากับผลคูณของC1
กับ R1ถ้าค้านี้มีค่ามาก ๆ (100 มิลลิวินาที ) เมื่อเทียบกับคาบเวลาของสัญญาณอินพุต
(1มิลลิวินาที) วงจรนี้ ทำหน้าที่เป็นวงจรแคลมป์ดังแสดงในรูปที่ 2 (ก) และ
2 (ค) แต่ถ้าค่านี้มีค่าน้อย ๆ (1 ไมโครวินาที) วงจร RC ดิฟเฟอ เรนชิเอ เตอร์
จะทำหน้าที่เปลี่ยนขอบขาขึ้นและขอบขาลงของสัญญาณอินพุตเป็นสัญญาณสไปค์บวกและลบ
ซึ่งมีขนาด เท่ากับ ค่าแรงดัน จากยอดถึงยอดของสัญญาณอินพุต ซึ่ง D1
จะทำหน้าที่ในการกำจัดสัญญาณสไปค์บางส่วนออก และได้สัญญาณเอาต์ พุตดังแสดงในรูปที่
2 (ข) และ 2 (ง) ซึ่งสามารถใช้ประโยชน์ในการดีเทกต์ของขาขึ้น หรือขอบขาลงของสัญญาณสี่เหลี่ยมหรือ
สัญญาณพัลล์ และโดยทั้ว ๆ ไป มีชื่อเรียกว่า วงจรไดโอดดิฟเฟอเรนชิเอเตอร์
รูปที่ 2 วงจรไดโอดดิฟเฟอเรนวิเอเตอร์
จากลักษณะของวงจรแคลมป์
โดยใช้ไดโอดที่กล่าวมาจะเป็นลักษณะของการแคลมป์ที่ยอดแรงดันสูงสุด หรือต่ำสุดค่าใด
ค่าหนึ่งที่ระดับแรงดันอ้างอิงศูนย์โวลต์ แต่ถ้าต้องการให้วงจรแคลมป์ที่ระดับแรงดันอ้างอิงอื่น
ๆ นอกเหนือจากศูนย์โวลต์ก็ สามารถทำได้โดยการให้แรงดันไบแอสที่เหมาะสมแก่ไดโอด
ดังแสดงในรูปที่ 3 (วงจรในรูปนี้ผลคูณของค่า RC มีค่ามาก ๆ ) หรือที่เรียกว่า
วงจรแคลมป์ที่มีการไบแอส
รูปที่
3 (ก) แสดงวงจรแคลมป์ที่มีการไบแอสโดยใช้แรงดัน +2 โวลต์ ให้กับไดโอดในการแคลมป์ระดับสัญญาณอินพุต
ดังนั้นเมื่อป้อนสัญญาณอินพุตที่มีค่าแรงดันจากยอดถึงยอด 10 โวลต์จะได้รับสัญญาณเอาต์พุตที่มีการสวิงจากระดับ
+2 โวลต์ ถึงระดับ -8 โวลต์ และถ้ากลับขั้วไดโอดและจ่ายแรงดันไบแอส +5 โวลต์
ก็จะได้สัญญาณเอาต์พุตที่มีการสวิงจากระดับ +5 โวลต์ ถึงระดับ +15 โวลต์
รูปที่ 3 วงจรแคลมป์ที่มีการไบแอส
รูปที่
3 (ข) ถึง (ง) แสดงวงจรแคลมป์ที่ใช้ไดโอด 2 ตัว จะเห็นว่าสัญญาณแรงดันเอาต์พุตไม่สามารถถูกแคลมป์ระดับแรง
ดันอ้างอิง 2 ระดับภายในเวลาเดียวกันได้ ดังนั้นวงจรนี้ไดโอดตัวหนึ่งจะทำหน้าที่ในการแคลมป์สัญญาณ
ส่วนไดโอดอีกตัวหนึ่ง จะทำหน้าที่ในการขลิบสัญญาณ จากวงจรในรูปที่ 3 (ข)
ไม่ว่า ไดโอด D1 จะทำหน้าที่แคลมป์สัญญาณที่ 0 โวลต์ และไดโอดD2
ทำหน้าที่ขลิบสัญญาณที่ +2 โวลต์ หรือไดโอด D2 ทำหน้าที่แคลมป์สัญญาณที่
+2 โวลต์ และไดโอด D1 ทำหน้าที่ขลิบสัญญาณ ที่ 0 โวลต์ ก็จะให้สัญญาณเอาต์พุตที่มีลักษณะเดียวกันคือ
สัญญาณเอาต์พุตถูกขลิบที่ 0 โวลต์ และ +2โวลต์ วงจรในรูปที่ 3 (ค) ก็เช่นเดียวกัน
เมื่อให้แรงดันอ้างอิงทั้ง -2โวลต์ และ +2 โวลต์ ส่วนวงจรในรูปที่ 3 (ง)
แรงดันอ้างอิงที่ไดโอดทั้ง 2 ตัวมีค่าเป็น ศูนย์โวลต์ ดังนั้นสัญญาณเอาต์พุตที่ได้จึงเป็น
0 โวลต์ (ทางอุดมคติ) แต่ในทางปฏิบัติสัญญาณเอาต์พุตจะมีการสวิงในช่วง +600
มิลลิโวลต์ ถึง -600 มิลลิโวลต์ เนื่องจากในทางปฏิบัติจะมีแรงดันตกคร่อมไดโอด
D1 และ D2 ซึ่งก็คือแรงดันขณะไดโอดได้รับ การไบแอสตรงนั่นเอง
(มีค่าประมาณ 600 มิลลิโวลต)์
|
