Tổng quan mạch ghim diode

Mạch kẹp hay còn gọi là mạch ghim điện áp là mạch đặt đỉnh dương hoặc âm của tín hiệu ở mức mong muốn.

Mạch ghim diode

Mạch kẹp hay còn gọi là mạch ghim điện áp là mạch đặt đỉnh dương hoặc âm của tín hiệu ở mức mong muốn. Thành phần DC chỉ được thêm hoặc trừ từ tín hiệu đầu vào. Mạch ghim còn được gọi là bộ phục hồi thành phần điện áp DC và bộ dịch mức tín hiệu ac.

Trong một số trường hợp, như máy thu TV, khi tín hiệu đi qua mạng ghép điện dung, nó sẽ mất thành phần dc. Đây là khi mạch kẹp được sử dụng để lấy lại thành phần dc vào đầu vào tín hiệu. Mặc dù thành phần dc bị mất trong quá trình truyền tải không giống như thành phần được đưa vào thông qua mạch kẹp, nhưng việc thiết lập cực trị của tín hiệu âm hoặc dương ở một mức tham chiếu là điều quan trọng.

Các loại mạch kẹp

Có 2 loại mạch kẹp

-Mạch kẹp mức biên độ dương : tín hiệu ( dạng sóng ) sẽ di chuyển lên phía trên

-Mạch kẹp mức biên độ âm : tín hiệu sẽ di chuyển xuống phía dưới

Nguyên lý hoạt động của mạch kẹp diode

Mạch kẹp phải có 1 tụ điện, 1 diode, 1 điện trở. Một số mạch có thể có thêm nguồn điện áp DC. Sau đây là những đặc điểm quan trọng của mạch kẹp diode:

-Hình dạng của dạng sóng sẽ giống nhau, nhưng mức độ của nó được dịch chuyển lên hoặc xuống

-Không có sự thay đổi về giá trị đỉnh-đỉnh hay rms của dạng sóng. Do đó dạng sóng ngõ ra và ngõ vào sẽ có cùng giá trị từ đỉnh đến đỉnh là 2Vmax.

-Có sự thay đổi giá trị của đỉnh và trung bình của dạng sóng. Theo hình biểu diễn bên dưới, ngõ vào của sóng có giá trị đỉnh Vmax và giá trị trung bình bằng 0. Ngõ ra của mạch kẹp có giá trị thay đổi từ 2Vmax đến 0 hoặc từ 0 đến -2Vmax. Do đó giá trị cực đại của ngõ ra là 2Vmax và giá trị trung bình là Vmax.

-Các giá trị của điện trở R và tụ C ảnh hưởng đến dạng sóng.

-R và C được xác định bằng phương trình hằng số thời gian t = RC. Các giá trị cần đủ lớn để đảm bảo điện áp trên tụ C không thay đổi đáng kể trong khoảng thời gian mà diode không dẫn điện. thường một mạch kẹp tốt thì hằng số thời gian t = RC phải có giá trị gấp 10 lần khoảng thời gian của điện áp tín hiệu đầu vào.

-Mạch kẹp thường được sử dụng trong các máy thu truyền hình như bộ phục hồi điện áp DC. Tín hiệu được gửi đến bộ thu TV có thể bị mất các thành phần DC sau khi được truyền qua các bộ khuếch đại ghép điện dung. Do đó, tín hiệu mất các mức tham chiếu đen và trắng và mức xóa. Trước khi truyền các tín hiệu này đến ống hình ảnh, các mức tham chiếu này phải được khôi phục. Vì vậy cần có mạch kẹp để khôi phục các điện áp tham chiếu này. Mạch còn được ứng dụng trong các quầy lưu trữ, máy đo tần số analog, máy đo điện dung, bộ chia và máy phát dạng sóng bậc thang.

-Xét mạch kẹp âm là mạch làm thay đổi tín hiệu gốc theo hướng đi xuống theo chiều dọc, như trong hình dưới đây. Diode D sẽ được phân cực thuận và tụ C được tích điện với cực được hiển thị, khi tín hiệu đầu vào được áp dụng. Trong nửa chu kỳ đầu vào dương, điện áp đầu ra sẽ bằng điện thế rào cản của diode, V0 và tụ điện được tích điện tới (V- VQ). Trong nửa chu kỳ âm, diode sẽ phân cực ngược và hoạt động như một mạch hở. Như vậy, sẽ không có ảnh hưởng đến điện áp tụ. Điện trở R có giá trị rất cao vì vậy tụ C không thể phóng điện vào phần âm của dạng sóng đầu vào. Do đó đầu vào âm điện áp đầu ra sẽ là tổng của điện áp đầu vào và điện áp tụ và bằng -V đến (V-V0) hoặc - (2V-V0). Giá trị của đầu ra đỉnh-đỉnh sẽ là sự chênh lệch của các mức điện áp cực đại âm và cực dương và bằng - [- (2V-V0)] hoặc 2V.

-Mạch kẹp dương là mạch có tín hiệu di chuyển đi lên. Mạch được mắc giống mạch kẹp âm, chỉ khác biệt là diode sẽ được đảo cực. Còn cách giải thích mạch giống như mạch kẹp âm.

Trên thực tế, để phân tích được các mạch kẹp có dạng sóng vào là sóng sin ta có thể thay thế chúng bằng 1 sóng vuông có cùng giá trị đỉnh. Kết quả sẽ tạo một đường bao cho các sóng hình sin.