Mạch hạn chế biên độ dùng diode hay mạch kẹp là mạch có thể đặt đỉnh âm hoặc dương của tín hiệu AC đầu vào ở mức cần thiết . Mạch này nhanh chóng thêm hoặc bớt một phần tử DC vào tín hiệu AC đầu vào.
Yêu cầu của mạch hạn chế biên độ tương tự như trong máy thu TV; nơi tín hiệu di chuyển qua mạng ghép điện dung, khi đó thành phần dc của tín hiệu này sẽ bị mất. Thành phần DC này (không hoàn toàn giống với thành phần bị mất) sẽ được khôi phục bằng cách sử dụng mạch kẹp này.
Mạch này sẽ thêm phần tử DC sẽ dương hoặc âm vào tín hiệu đầu vào AC. Nó đẩy tín hiệu về phía âm hoặc dương (hiển thị bên dưới). Khi nó dịch chuyển tín hiệu lên phía trên hoặc phía dương, cả đỉnh âm và trục hoành sẽ tiếp xúc với nhau được gọi là mạch kẹp dương.
Khi nó dịch chuyển tín hiệu sang phía dưới hoặc phía âm, cả đỉnh dương và trục hoành sẽ tiếp xúc với nhau mà chúng ta gọi là mạch kẹp âm.
Mạch hạn chế biên độ dùng diode
Linh kiện của mạch kẹp là tụ điện , điện trở và điốt . Trong một số trường hợp, nguồn cung cấp DC cũng cần thiết để cung cấp thêm một sự thay đổi. Bản chất của dạng sóng vẫn giống nhau, nhưng sự khác biệt là ở mức độ dịch chuyển. Giá trị đỉnh này đến đỉnh kia của dạng sóng sẽ không bao giờ thay đổi.
Giá trị đỉnh và giá trị trung bình của dạng sóng đầu vào và đầu ra được kẹp sẽ khác nhau. Hằng số thời gian của mạch (RC) phải bằng mười lần khoảng thời gian của điện áp AC đi vào (đầu vào) để có thể kẹp tốt hơn.
Bây giờ, chúng ta có thể giả sử một bộ kẹp âm được thể hiện trong hình 2. Trong suốt nửa chu kỳ dương của đầu vào, diode D sẽ dẫn và điện áp đầu ra sẽ giống như điện áp rào thế năng của diode (V 0 ). Khi đó, tụ điện sẽ được tích điện đến (V – V 0 ). Trong suốt nửa chu kỳ âm của đầu vào, diode sẽ phân cực âm và nó không có vai trò gì đối với điện áp của tụ điện. Tụ điện không thể phóng điện nhiều vì giá trị cao của R. Do đó điện áp đầu ra sẽ là – (2V- V 0 ). Điện áp đỉnh này đến đỉnh kia sẽ là 2V. Dạng sóng đầu ra mà chúng ta nhận được sẽ là tín hiệu ban đầu được dịch chuyển theo hướng đi xuống.
Tiếp theo, chúng ta có thể giả sử một bộ kẹp dương được hiển thị trong hình 3. Điểm khác biệt duy nhất so với mạch trước đó là diode ở cực tính ngược. Vì vậy đầu ra sẽ là tín hiệu gốc được dịch chuyển theo hướng lên.
Giải thích và làm việc giống như mạch kẹp ở trên. Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng chúng ta có được bộ kẹp dương nếu điốt trong mạch hướng lên trên và chúng ta nhận được bộ kẹp âm khi điốt hướng xuống.
Nguyên lý hoạt động của mạch hạn chế biên độ dùng diode
Nói chung, mạch kẹp phụ thuộc vào sự thay đổi trong hằng số thời gian của tụ điện Hằng số
thời gian phải đủ để điện áp tụ điện không phóng điện trong suốt thời gian điốt không dẫn điện. Người ta nên chọn các giá trị của điện dung và điện trở sao cho mạch giữ được thời gian cao không đổi. Để ngăn chặn sự phóng điện nhanh chóng của tụ điện, giá trị điện trở phải cao. Tất cả thông qua thời gian dẫn điện của diode , việc sạc tụ điện sẽ rất nhanh. Đối với điều này, chúng tôi chọn một giá trị điện dung nhỏ.
C trong bộ kẹp dương tích điện nhanh chóng trong suốt pha âm đầu tiên của điện áp đầu vào AC. Khi V in trở thành + ve, C hoạt động như một bộ nhân đôi điện áp và khi V in là –ve, C hoạt động như một pin có điện áp V in . Như vậy, chúng ta có thể kết luận rằng tụ điện và điện áp đầu vào tác động ngược trở lại nhau. Điều này dẫn đến điện áp thuần bằng không khi tải.
Mạch kẹp dương phân cực và mạch kẹp âm phân cực được thể hiện trong hình 4 và 5 tương ứng.
