CHƯƠNG 4
MẠCH KẸP (CLAMPING CIRCUIT)
I. KHÁI NIỆM
Mạch kẹp hay còn gọi là mạch ghim điện áp, có thể được
định nghĩa như một mạch giữcảhai mức của một tín hiệu điện
áp AC đạt đến một mức xác định, mà không bịbiến dạng sóng.
Mạch kẹp được dựa trên cơ sở như một mạch phục hồi thành
phần điện áp DC. Nó dùng để ổn định nền hoặc đỉnh của tín
hiệu xung ởmột mức xác định nào đó bằng hoặc khác không.
Dạng sóng điện áp có thểbịdịch một mức, do nguồn điện
áp không phụthuộc được cộng vào. Mạch kẹp vận hành dịch
mức, nhưng nguồn cộng vào không lớn hơn dạng sóng độc lập.
Lượng dịch phụthuộc vào dạng sóng hiện thời.
Có hai loại mạch kẹp chính: Mạch kẹp Diode và
Transistor. Dạng này ghim mức biên độ dương hoặc mức biên
độ âm, và cho phép ngõ ra mởrộng chỉtheo một hướng từmức
chuẩn. Mạch kẹp khóa (đồng bộ), mạch này duy trì ngõ ra tại
một sốmức cố định cho đến khi được cung cấp xung đồng bộvà
lú c đó ngõ ra mới được cho phép liên hệvới dạng sóng ngõ vào
.
Trước khi hiểu sựhoạt động của mạch kẹp, đầu tiên cần
phải hiểu kỹnhững dạng mạch vềsựhoạt động của một mạng
đôi gồm điện trởvà tụ điện (mạch RC).
Nguyên lý làm việc của các mạch ghim điện áp dựa trên
việc ứng dụng hiện tượng thiên áp, bằng cách làm cho các hằng
sốthời gian phóng và nạp của tụtrong mạch khác hẳn nhau.
II. MẠCH KẸP DÙNG DIODE LÝ TƯỞNG
Loại mạch kẹp đơn giản sửdụng một Diode kết hợp với
mạch RC. Tụ C đóng vai trò là phần tửtích - phóng năng lượng
điện trường, Diode D đóng vai trò là khóa điện tử, còn nguồn
DC tạo mức chuẩn.
Các giá trịR và C phải chọn thích hợp, để hằng sốthời
gian = RC đủ lớn nhằm làm sụt áp qua tụC không quá lớn
hoặc tụ C không được xả điện nhanh.
Tụnạp đầy và phóng điện hết trong thời gian 3 đến 5,
ở đây ta xét thời gian này là 5, các Diode được xem là lý tưởng.
1. Mạch Ghim Đỉnh Trên Của Tín Hiệu ỞMức Không
Xét tín hiệu vào là chuỗi xung có biên độ max là Vm
Dạng mạch
A
r
vv
v
D
+
C
R
Hình 4-1a Hình 4-1b: Dạng sóng vào ra
Mạch này có chức năng cố định đỉnh trên của tín hiệu ởmức
điện áp là 0v. Điện trởR có giá trịlớn, với nhiệm vụlà nhằm
khắc phục nhược điểm: Khi biên độ tín hiệu vào giảm thì mất
khả năng ghim đỉnh trên của tín hiệu vào ởmức không.
Giải thích nguyên lý hoạt động
-Thời điểm từ 0 đến t1, thời điểm tồn tại xung dương đầu tiên, vv
= Vm, Diode D dẫn, tụ C được nạp điện qua Diode (không qua
R, vì điện trởthuận của D rất nhỏ), cực âm của tụtại điểm A, tụ
nạp với hằng sốthời gian là:
n= C. Rd= 0 biên độ điện áp của tụlà vC= + Vm
(tụnạp đầy tức thời), lúc này vr= vv- vc= Vm- Vm= 0
-Thời điểm từt1 đến t2 , thời điểm mà ngõ vào tồn tại xung âm,
vv= - Vm , Diode bịphân cực nghịch, D ngưng dẫn, lúc này tụC
phóng điện qua R, có dạng mạch tương đương như hình vẽ.
D
V
+
Vc
+
R
Hình 4-1c