วงจรตัดยอดสัญญาณ - Clipper

วงจรตัดยอดระดับสัญญาณ

       เป็นวงจรที่มีไดโอดเป็นตัวเอกเช่นเคยครับ โดยเจ้าตัวไดโอดนี้จะทำหน้าที่ตัดยอดสัญญาณเข้า Input บางส่วนออกไป สัญญาณออก Output ที่ได้รวมกับผลต่างของสัญญาณเข้า กับแหล่งจ่ายแล้ว หรือสามารถบอกได้ว่า วงจรนี้สามารถตัดยอดของระดับสัญญาณขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันอ้างอิง โดยวงจรตัดระดับสัญญาณสามารถแบ่งออกได้ดังนี้
1. Series Clipper
2. Parallel Clipper
3. Biased Clipper

1. วงจร Series Clipper
       วงจรตัดยอดระดับสัญญาณแบบ อนุกรม Series จะออกแบบวงจรให้มีไดโอดอนุกรมกันอยู่กับโหลด ดังรูป

       เมื่อป้อนสัญญาณอินพุตเข้าไป ถ้าให้ในช่วงครึ่งคลื่นแรกสัญญาณเป็นบวก ท าให้ไดโอด ได้รับการไบอัสตรงและอยู่ในสภาวะน ากระแส กระแสฟ้าจะไหลผ่านไดโอด (D) และตัวต้านทาน (R) ไป ครบวงจรได้ โดยจะมีแรงดันบางส่วนตกคร่อมที่ตัวไดโอดซึ่งมีค่าเท่ากับค่า VT ของไดโอด ส่วนแรงดันที่ เหลือก็จะส่งไปยังเอาท์พุท (Vout) ในขณะที่ครึ่งคลื่นถัดมาสัญญาณจะเป็นลบ ท าให้ไดโอดได้รับการ ไบอัสกลับเป็นผลให้ไดโอดอยู่ในสภาวะไม่น ากระแสเปรียบเสมือนสวิตช์ที่เปิดวงจร ท าให้ไม่มีกระแสไฟฟ้า ไหลในวงจร จึงไม่มีแรงดันไฟฟ้าส่งผ่านไปที่เอาท์พุท รูปสัญญาณอินพุทและเอาท์พุทของวงจรตัดยอด

2. วงจร Parallel Clipper
       วงจรตัดยอดสัญญาณแบบขนาน Parallel Clipper จะออกแบบวงจรให้ไดโอดต่อขนานอยู่กับ โหลดหรือเอาท์พุทของวงจร

       เมื่อป้อนสัญญาณอินพุท (Vin) เข้ามา ถ้าให้ในช่วงครึ่งคลื่นแรกสัญญาณเป็นบวก ท าให้ไดโอด ได้รับการไบอัสตรงและอยู่ในสภาวะน ากระแส กระแสฟ้าจะไหลผ่านตัวต้านทาน (R) และไดโอด (D) ไป ครบวงจรได้ โดยจะมีแรงดันบางส่วนตกคร่อมที่ตัวไดโอดซึ่งมีค่าเท่ากับค่า VT ของไดโอด ส่วนแรงดันที่ เหลือก็จะตกคร่อมที่ตัวต้านทาน (VR) แรงดันไฟฟ้าที่ส่งผ่านไปยังเอาท์พุท(Vout) จึงเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ ตกคร่อมไดโอด (VT) ในขณะที่ครึ่งคลื่นถัดมาสัญญาณจะเป็นลบ ท าให้ไดโอดได้รับการไบอัสกลับเป็นผล ให้ไดโอดอยู่ในสภาวะไม่น ากระแส เปรียบเสมือนสวิตช์ที่เปิดวงจร ท าให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร แรงดันที่ตกคร่อมตัวท้านทานจึงเท่ากับศูนย์ไปด้วย แรงดันไฟฟ้าจากอินพุททั้งหมดจะส่งผ่านไปที่เอาท์พุท รูปสัญญาณอินพุทและเอาท์พุทของวงจรตัดยอดสัญญาณแบบขนาน

3. วงจร Biased Clipper
       วงจรตัดยอดสัญญาณที่มีการให้ไบอัส (Biased Clipper) จะมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงต่อ ร่วมอยู่ในวงจรตัดยอดสัญญาณ โดยจะมีทั้งวงจรตัดยอดสัญญาณที่มีการไบอัสแบบอนุกรม (Biased Series Clipper) และวงจรตัดยอดสัญญาณที่มีการไบอัสแบบขนาน (Biased Parallel Clipper)
       3.1 วงจรตัดยอดสัญญาณที่มีการไบอัสแบบอนุกรม (Biased Series Clipper)
       ออกแบบวงจรให้แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงต่ออนุกรมอยู่กับไดโอดและต่ออนุกรมอยู่กับโหลดหรือ เอาท์พุทของวงจร ดังแสดงในรูป

       จะเห็นว่าสัญญาณอินพุทจะต่ออนุกรมอยู่กับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง ท าให้แรงดันทั้งสองอาจจะเสริมกันหรือหักล้างกันขึ้นอยู่กับขั้วของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง การ ท างานของวงจรให้พิจารณาแรงดันที่ขาของไดโอดทางด้าน Vin ว่าจะท าให้ไดโอดเกิดการไบอัสตรงหรือ ไบอัสกลับ ถ้าไดโอดได้รับการไบอัสตรงจะอยู่ในสภาวะน ากระแส กระแสฟ้าจะไหลผ่านไดโอด (D) และ ตัวต้านทาน (R) ไปครบวงจรได้ โดยจะมีแรงดันบางส่วนตกคร่อมที่ตัวไดโอดซึ่งมีค่าเท่ากับค่า VT ของ ไดโอด ส่วนแรงดันที่เหลือก็จะส่งไปยังเอาท์พุท (Vout) แต่ถ้าไดโอดได้รับการไบอัสกลับเป็นผลให้ไดโอด อยู่ในสภาวะไม่น ากระแสเปรียบเสมือนสวิตช์ที่เปิดวงจร ท าให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร จึงไม่มี แรงดันไฟฟ้าส่งผ่านไปที่เอาท์พุท

       3.2 วงจรตัดยอดสัญญาณที่มีการไบอัสแบบขนาน (Biased Parallel Clipper)
       ออกแบบวงจรให้ไดโอดต่ออนุกรมอยู่กับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงและต่อขนานอยู่กับโหลดหรือ เอาท์พุทของวงจร ดังแสดงในรูป

       เมื่อไดโอดน ากระแสไฟฟ้า สัญญาณเอาท์พุทจะมีค่าเท่ากับ แรงดันที่ตกคร่อมไดโอด (VT ) รวมกับแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง (V) แต่เมื่อไดโอดไม่น ากระแสไฟฟ้า สัญญาณ เอาท์พุทจะมีค่าเท่ากับสัญญาณอินพุท วงจรในรูปที่ 7.10 (ก) จึงเป็นวงจรตัดยอดสัญญาณครึ่งคลื่นบวก โดยมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงเป็นตัวควบคุมระดับของการตัดยอดสัญญาณ และวงจรในรูปที่ 7.10 (ข) เป็นวงจรตัดยอดสัญญาณครึ่งคลื่นลบโดยมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงเป็นตัวควบคุมระดับของการ ตัดยอดสัญญาณเช่นกัน ส่วนวงจรในรูปที่ 7.10 (ค) เมื่อไดโอด D1 น ากระแสไฟฟ้า วงจรจะท าการตัดยอด สัญญาณครึ่งคลื่นบวก แต่ถ้าไดโอด D2 น ากระแสไฟฟ้า วงจรจะท าการตัดยอดสัญญาณครึ่งคลื่นลบ และ เมื่อไดโอดทั้งสองตัวไม่น ากระแสไฟฟ้าสัญญาณเอาท์พุทจะมีค่าเท่ากับสัญญาณอินพุท