第7节 钳位电路 (修订中)
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下图中的电路称为_钳位器_或_直流恢复_器。对应的网表也在下图中。与在其平均直流电平（通常为 0V）左右摆动的电容耦合信号相比，这些电路将波形的峰值钳位到特定的直流电平。如果二极管 (opens new window)从钳位器中移除，它默认为一个简单的耦合电容器——没有钳位。
# 1. 什么是钳位电压？
什么是钳位电压？而且，哪个峰被钳住了？在下图 (a) 中，钳位电压为 0 V，忽略二极管压降（更准确地说，0.7 V 与 Si 二极管压降）。
钳位电路操作分析
在下图中，V(1) 的正峰值被钳位到 0 V (0.7 V) 钳位电平。为什么是这样？在第一个正半周期，二极管将电容器左端充电至 +5 V (4.3 V)。这是 V(1,4) 右端的 -5 V (-4.3 V)。
请注意下图 (a) 中电容器上标记的极性。电容器的右端相对于地为 -5 V DC (-4.3 V)。它还有一个交流 5 V 峰值正弦波，从源 V(4) 耦合到节点 1。两者之和是一个 5 V 峰值正弦波，位于 - 5 V DC (-4.3 V) 电平上。如果峰值 V(4) 超过电容器上的电荷，则二极管仅在源 V(4) 的连续正偏移时导通。只有当电容器上的电荷由于负载而耗尽时才会发生这种情况，未显示。电容器上的电荷等于 V(4) 的正峰值（减去 0.7 个二极管压降）。AC 骑在负端，右端，向下移动。波形的正峰值被钳位到 0 V (0.7 V)，因为二极管在正峰值上导通。
钳位器：(a) 正峰值钳位到 0 V。(b) 负峰值钳位到 0 V。(c) 负峰值钳位到 5 V。
| *SPICE 03443.eps V1 6 0 5 D1 6 3 二极管 C1 4 3 1000p D2 0 2 二极管 C2 4 2 1000p C3 4 1 1000p D3 1 0 二极管 V2 4 0 SIN(0 5 1k) .model 二极管 d .tran 0.01m 5m .end |
V(4) 源电压 5 V 峰值用于所有钳位器。上图 (a) 中的 V(1) 钳位器输出。V(1,4) 图 (a) 中电容器上的直流电压。图 (b) 中的 V(2) 钳位器输出。图 (c) 中的 V(3) 钳位器输出。
假设二极管的极性如上图（b）所示反转？二极管在源 V(4) 的负峰值上导通。负峰值被钳位到 0 V (-0.7 V)。见上图中的 V(2)。
钳位器的最一般实现如上图 (c) 所示，二极管连接到直流参考。在电源的负峰值期间，电容器仍然充电。 (opens new window)请注意，交流电源和直流参考的极性是串联辅助的。因此，电容器充电至两者之和，即 10 V DC (9.3 V)。将 5 V 峰值正弦波耦合到电容器上产生上图 V(3)，即电容器上的电荷和正弦波的总和。负峰值似乎被钳位到 5 V DC (4.3V)，即 DC 钳位参考值（二极管压降较小）。
描述如果直流钳位基准从 5 V 变为 10 V 时的波形。钳位波形将向上移动。负峰值将被钳位到 10 V (9.3)。假设正弦波源的幅度从 5 V 增加到 7 V？负峰值钳位电平将保持不变。但是，正弦波输出的幅度会增加。
# 2. 作为直流恢复器的钳位电路
钳位电路的一个应用是在电视发射器和接收器的“复合视频”电路中作为“直流恢复器”。NTSC（美国视频标准）视频信号“白电平”对应于最小 (12.5%) 传输功率。视频“黑电平”对应于高电平（发射功率的 75%。有一个“比黑电平更黑”对应于分配给同步信号的 100% 发射功率。NTSC 信号包含视频和同步脉冲。
复合视频的问题在于其平均 DC 电平随场景（暗与亮）而变化。视频本身应该会有所不同。但是，同步必须始终达到 100% 的峰值。为了防止同步信号随着场景的变化而漂移，“DC 恢复器”将同步脉冲的顶部钳位到对应于 100% 发射机调制的电压。[ATCO] (opens new window)
# 3. 总结
- 电容耦合信号在其平均直流电平 (0 V) 附近交替变化。
- 来自钳位器的信号似乎有一个被钳位到直流电压的峰值。示例：负峰值被钳位到 0 VDC，波形似乎向上移动。二极管的极性决定了哪个峰值被钳位。
- 钳位器或直流恢复器的应用是将复合视频的同步脉冲钳位到对应于 100% 发射器功率的电压。
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