หน่วยที่ 4 คลิปเปอร์

เอกสารประกอบการเรยี น วิชา วงจรพลั สแ์ ละสวิตชงิ รหสั วชิ า 2105-2006 หน่วยการเรียนท่ี 4 คลปิ เปอร์ จดั ทาโดย ครูปราณทิพย์ ชนวีร์จารณุ ฐัสาขาวชิ าอิเล็กทรอนกิ ส์ วิทยาลัยเทคนคิ จันทบุรีสานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

คลปิ เปอร์แนวคดิ วงจรคลิปเปอร์ หรือ วงจรลิมิตเตอร์ เป็นวงจรตัดรูปคล่ืนสัญญาณไฟสลับท่ีส่งเข้ามา แล้วทาให้ได้รูปคลื่นไฟสลับออกที่เอาต์พุตเปล่ียนแปลงไปตามต้องการแบบไม่เป็นเชิงเส้น โดยใช้อปุ กรณส์ ารกึ่งตวั นา เช่น ไดโอด ซีเนอร์ไดโอด ทรานซิสเตอร์ และเฟต เปน็ ต้น วงจรไดโอดคลิปเปอร์ ซ่ึงเป็นวงจรคลิปเปอร์เบื้องต้นท่ีนิยมใช้งานมากที่สุด แบ่งเป็น 4แบบ คือ วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรม วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนาน วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดตอ่ ขนานมีไบแอสที่ใช้แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงตอ่ อนกุ รมกบั ไดโอดเพื่อเลือกตาแหน่งการตัดรูปสัญญาณตามต้องการ และวงจรคลิปเปอร์แบบใช้ไดโอดและซีเนอร์ไดโอด ซึ่งเปน็ แบบทีน่ ามาใช้แทนวงจรคลปิ เปอรท์ ่ีตอ่ แหล่งจา่ ยไฟกระแสตรงไบแอสให้กับไดโอด เน่ืองจากแบตเตอรมี่ ขี อ้ จากัดเร่อื งอายุการใช้งานและขนาดสาระการเรยี นรู้ 1. ไดโอดทางานเป็นสวติ ช์ 2. วงจรคลปิ เปอร์ 3. วงจรคลปิ เปอร์แบบไดโอดตอ่ อนกุ รม 4. วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดต่อขนาน 5. วงจรคลปิ เปอร์แบบไดโอดต่อขนานมีไบแอส 6. วงจรคลปิ เปอร์แบบใช้ไดโอดและซเี นอรไ์ ดโอด

จุดประสงค์การเรยี นรู้ จดุ ประสงค์ทั่วไป 1. เพอ่ื ให้มคี วามรู้ ความเข้าใจ วงจรคลปิ เปอร์แบบตา่ ง ๆ 2. เพื่อใหม้ ีกิจนิสัยในการพัฒนาคุณธรรม จริยธรรม จดุ ประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. อธิบายการทางานของไดโอดท่ที างานเป็นสวิตช์ได้ 2. อธบิ ายการทางานของวงจรคลิปเปอร์ได้ 3. อธบิ ายการทางานของวงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดต่ออนกุ รมได้ 4. อธิบายการทางานของวงจรคลปิ เปอร์แบบไดโอดต่อขนานได้ 5. อธิบายการทางานของวงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดต่อขนานมีไบแอสได้ 6. อธิบายการทางานของวงจรคลปิ เปอร์แบบใชไ้ ดโอดและซีเนอร์ไดโอดได้ 7. มีการพัฒนาคุณธรรม จริยธรรม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์ท่ีผู้สอนสามารถสังเกตเห็นได้ในด้านมนุษยสัมพันธ์ มีวินัยใช้วัสดุอุปกรณ์ ความรับผิดชอบ ตรงต่อเวลาละเอียดรอบคอบ มคี วามกระตือรอื รน้ ในการทางาน เชอื่ มนั่ ในตนเอง ซอื่ สัตยส์ ุจริต สนใจใฝ่รู้ รกั สามคั คี

1.ไดโอดทางานเปนสวติ ช์ ไดโอด (Diode) เป็นอปุ กรณ์สารกึ่งตัวนา ท่ีสามารถนาไปใช้งานอย่างแพร่หลาย มีบทบาทในการใช้งานกับอุปกรณ์ทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์มากมาย ด้วยคุณสมบัติในการทางานของไดโอดที่เหมือนสวิตช์ไฟฟ้า ซึ่งจัดเป็นไดโอดทางอุดมคติ (Ideal Diode) จะทางานเหมือนสวิตช์ไฟฟ้าโดยไม่ต้องคานึงถึงคุณลักษณะต่าง ๆ ของตัวไดโอดเลย ทาให้ไดโอดถูกนาไปใช้งานในวงจรต่าง ๆ เกือบทุกชนดิ การทางานของตัวไดโอดข้ึนอยู่กับการจ่ายแรงดันไบแอสให้ตัวไดโอด ซ่ึงจะมี 2 สภาวะคือ สภาวะไบแอสตรง (Forward Bias) เป็นสภาวะท่ีไดโอดทางานหรือนากระแส และสภาวะไบแอสกลบั (Reverse Bias) เปน็ สภาวะทไี่ ดโอดไมท่ างานหรือหยุดนากระแส ไดโอดที่ทางานเป็นเสมือนสวิตช์ไฟฟ้า จะมีสภาวะการทางาน 2 สภาวะ คือ สภาวะปิดวงจร “ON” และสภาวะเปิดวงจร “OFF” สภาวะทั้ง 2 สภาวะนี้เกิดขึ้นจากการจ่ายแรงดันไบแอสให้กับตัวไดโอด คือ ถ้าจ่ายแรงดันไบอัสตรงให้กับตัวไดโอด ไดโอดก็จะนากระแสเปรียบเสมือนกับสวิตช์ปิดวงจร “ON” และถ้าจ่ายแรงดันไบแอสกลับให้กับตัวไดโอด ไดโอดก็จะไม่นากระแสเปรยี บเสมอื นกบั สวติ ช์เปดิ วงจร “OFF” การทางานเป็นสวิตช์ของไดโอดแสดงได้ดังรปู ท่ี 4.1 และ 4.2 D ON D + + I REI RE - - รปู ที่ 4.1 ไดโอดทางานเป็นสวิตชข์ ณะจ่ายแรงดันไบแอสตรง จากรูปท่ี 4.1 แสดงการทางานของไดโอดทางานเป็นสวิตช์ขณะจ่ายแรงดันไบแอสตรงไดโอดจะนากระแสเสมอื นกับสวิตช์ “ON” แต่จะแตกต่างไปจากสวิตช์ไฟฟ้าจริงตรงท่ี ไดโอดจะเรม่ิ นากระแสได้นั้น แรงดันไบแอสตรงที่ป้อนให้ตัวไดโอดต้องมีค่ามากกว่าแรงดันสมมุติระหว่างรอยตอ่ ท่ีเรียกว่า แรงดันเทรสโฮลด์ (Threshold Voltage) หรือเรยี กอีกอยา่ งว่า แรงดนั คตั อิน(Cut in Voltage) ค่าแรงดันนี้จะข้ึนอยู่กับชนิดของสารก่ึงตัวนาท่ีใช้ผลิตไดโอด ซ่ึงมีค่าไม่เท่ากัน คือไดโอดท่ีทามาจากสารซิลิคอน (Silicon : Si) จะมีค่าประมาณ 0.6 V หรือ 0.7 V และไดโอดที่ทามาจากสารเจอร์เมเนียม (Germanium : Ge) จะมีค่าประมาณ 0.2 V หรือ 0.3 V ในขณะจ่ายแรงดัน

ไบแอสตรงให้กับตัวไดโอด จะต้องคานึงเสมอว่า แรงดันท่ีจ่ายไปนั้นต้องมากกว่าแรงดันเทรสโฮลด์ D OFF D -- RE RE -+รูปท่ี 4.2 ไดโอดทางานเป็นสวติ ช์ขณะจ่ายแรงดนั ไบแอสกลบั จากรูปท่ี 4.2 แสดงการทางานของไดโอดทางานเป็นสวิตช์ขณะจ่ายแรงดันไบแอสกลับไดโอดจะไม่นากระแสเสมือนกับสวิตช์เปิดวงจร “OFF” ในขณะจ่ายแรงดันไบแอสกลับให้ไดโอดก็จะต้องคานึงถึงแรงดันไบแอสที่จ่ายให้ไดโอดด้วย โดยแรงดันไบแอสกลับที่จ่ายให้ไดโอดต้องมีค่ามากกว่าแรงดันเทรสโฮลด์ด้วยเช่นกัน2.วงจรคลิปเปอร์ วงจรคลิปเปอร์ (Clipper Circuit) จะทาหน้าที่ตัดสัญญาณของอินพุต Vin ให้มีขนาดความแรงและรูปร่างตามต้องการ โดยที่ขนาดของสัญญาณอินพุตจะถูกจากัดด้วยแรงดันค่าหน่ึง ทาให้สัญญาณเอาต์พุต Vout ท่ีได้จะมีค่าไม่เกินแรงดันนั้น จึงมีชื่อเรียกอีกอย่างว่า วงจรลิมิตเตอร์(Limiter Circuit) แสดงดงั รปู ที่ 4.3 Vout Vin 0+ _ t0+ _ t Vin วงจรคลิปเปอร์ Vout Vout + _ t 0 รปู ท่ี 4.3 การทางานของวงจรคลิปเปอร์ จากรูปท่ี 4.3 แสดงการทางานของวงจรคลิปเปอร์ เมื่อจ่ายคล่ืนสัญญาณไฟกระแสสลับผ่านเข้าทางด้าน Vin ของวงจรคลิปเปอร์ จะมีสัญญาณบางส่วนถูกตัดท้ิงไป ทาให้เหลือสัญญาณที่ส่งออก Vout ไมเ่ ทา่ เดมิ การจัดวงจรคลปิ เปอร์ เป็นตวั กาหนดวา่ จะมีสัญญาณออกที่เอาต์พุตมากหรือน้อย น่ันก็คือถ้าตัดสัญญาณทิ้งมากก็จะเหลือสัญญาณออกน้อย แต่ถ้าตัดสัญญาณทิ้งน้อยก็จะเหลือ

สัญญาณออกมาก นอกจากน้ันเรายังสามารถนาแหล่งจ่ายไฟตรงต่อร่วมเพื่อเป็นตัวกาหนดขนาดในการตัดรูปคล่นื ได้ สาหรับวงจรคลิปเปอร์ท่ีนิยมใช้งานจะเป็นชนิดท่ีใช้ไดโอดทาหน้าที่ตัดสัญญาณ ตามตาแหน่งการวางไดโอดแบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ คือ วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรม(Series Diode Clipper Circuit) และวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนาน (Shunt Diode ClipperCircuit)3.วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดต่ออนุกรม วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรม (Series Diode Clipper Circuit) วงจรจะประกอบด้วยไดโอดต่ออนุกรมกับตัวต้านทาน วัดแรงดันตกคร่อมท่ีตัวต้านทานเป็นแรงดันออกเอาต์พุตคลา้ ยกับวงจรแปลงแรงดันหรอื วงจรเร็กติไฟเออร์แบบครง่ึ คลื่น จากคุณสมบัติของไดโอดท่ีทางานเป็นสวิตช์ โดยสวิตช์จะอยู่ในสภาวะ “ON” เม่ือไดโอดได้รับไบแอสตรง และสวิตช์จะอยู่ในสภาวะ “OFF” เม่ือไดโอดได้รับไบแอสกลับ ทาให้สามารถกาหนดแรงดันเอาต์พุตเป็นช่วงบวกหรอื ชว่ งลบก็ได้ วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรมแบ่งตามลักษณะการวางไดโอดได้ 2 แบบ คือ วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรมตัดคลื่นด้านลบ และวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรมตัดคลื่นด้านบวก วงจรและการทางาน แสดงดงั รูปที่ 4.4 และ 4.5 3.1 วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดต่ออนุกรมตัดคล่นื ด้านลบ D + + + Vin 0 - _ tVin - R Vout + + Vout t 0รูปท่ี 4.4 วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนกุ รมตัดคลนื่ ด้านลบ รูปท่ี 4.4 แสดงวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรมตัดคลื่นด้านลบ โดยป้อนสัญญาณคลื่นไซน์เข้าทาง Vin และได้สัญญาณออกทาง Vout เป็นสัญญาณที่ถูกตัดคลื่นทางด้านลบออกอธบิ ายการทางานของวงจรได้ดงั น้ี

ในช่วงที่สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสตรง เปรียบเสมือนสวิตช์ปดิ วงจร “ON” สญั ญาณ Vin คลน่ื ไซน์ซกี บวกที่ปอ้ นเข้ามาผ่านออก Vout ได้ และในช่วงเวลาที่สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกลบ ป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสกลับ ซึ่งเปรียบเสมือนสวิตช์เปิดวงจร“OFF” สัญญาณ Vin คลืน่ ไซน์ซกี ลบท่ีปอ้ นเข้ามาจะถกู ตดั ท้งิ ไปไม่สามารถผา่ นออก Vout ได้ 3.2 วงจรคลปิ เปอรแ์ บบไดโอดต่ออนุกรมตดั คลน่ื ดา้ นบวก ถ้ากลับทิศทางการต่อ D จะได้เป็นวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรมตัดคลื่นด้านบวก ไดส้ ัญญาณออก Vout เปน็ สัญญาณคลนื่ ไซน์ซีกลบ วงจรและการทางาน แสดงดงั รูปที่ 4.5 + + Vin 0 t _ D + - -Vin R Vout + Vout 0 _ t - รปู ที่ 4.5 วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดต่ออนุกรมตัดคล่นื ด้านบวก รูปท่ี 4.5 แสดงวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรมตัดคลื่นด้านบวก โดยป้อนสัญญาณคล่ืนไซน์เข้าทาง Vin และได้สัญญาณออกทาง Vout เป็นสัญญาณท่ีถูกตัดคล่ืนทางด้านบวกออกอธบิ ายการทางานของวงจรได้ดงั นี้ ในช่วงที่สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามา Dได้รับไบแอสกลับ เปรียบเสมือนสวิตช์เปดิ วงจร “OFF” สญั ญาณ Vin คลน่ื ไซน์ซกี บวกท่ีปอ้ นเขา้ มาจะถกู ตดั ท้ิงไป และในช่วงเวลาท่ีสัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสตรง ซึ่งเปรียบเสมือนสวิตช์ปิดวงจร“ON” สัญญาณ Vin คล่นื ไซน์ซีกลบที่ปอ้ นเข้ามาจะผา่ นออก Vout ได้4.วงจรคลปิ เปอร์แบบไดโอดตอ่ ขนาน วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนาน (Shunt Diode Clipper Circuit) วงจรจะประกอบด้วยไดโอดต่ออนุกรมกับตัวต้านทาน วัดแรงดันตกคร่อมที่ตัวไดโอดเป็นแรงดันออกเอาต์พุต ไดโอดจะต่อขนานกับขว้ั เอาต์พุต และทาหนา้ ทเ่ี ป็นสวติ ช์ปดิ วงจร “ON” หรอื สวติ ช์เปิดวงจร “OFF”

ค่าแรงดันที่ออกเอาต์พุตจะเกิดตรงกันข้ามกับการทางานของไดโอด คือ เม่ือสวิตช์อยู่ในสภาวะปิดวงจร “ON” หรือขณะไดโอดได้รับไบแอสตรง สัญญาณท่ีป้อนเข้ามาจะถูกตัดทิ้งไปและเมื่อสวิตช์เปิดวงจร “OFF” หรือขณะไดโอดได้รับไบแอสกลับ สัญญาณที่ป้อนเข้ามาจะผ่านออกเอาตพ์ ตุ ได้ ทาใหส้ ามารถกาหนดแรงดนั เอาตพ์ ตุ เป็นชว่ งบวกหรือช่วงลบก็ได้ วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานแบ่งตามลักษณะการวางตัวไดโอดได้ 2 แบบ คือวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานตัดคลื่นด้านลบ และวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานตัดคล่ืนดา้ นบวก วงจรและการทางาน แสดงดังรูปท่ี 4.6 และ 4.7 4.1 วงจรคลปิ เปอร์แบบไดโอดตอ่ ขนานตดั คลนื่ ดา้ นลบ +R+ Vin 0 _ t+ - -Vin D Vout + + Vout t 0รปู ท่ี 4.6 วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดต่อขนานตดั คลื่นด้านลบ จากรปู ท่ี 4.6 แสดงวงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดตอ่ ขนานตัดคลนื่ ดา้ นลบ โดยป้อนสัญญาณคลื่นไซน์เข้าทาง Vinจะได้สัญญาณออกทาง Vout เป็นสัญญาณคลื่นช่วงบวกและสัญญาณคล่ืนช่วงลบถูกตดั ทง้ิ ไป อธิบายการทางานของวงจรได้ดงั น้ี เม่ือช่วงเวลาท่ีสัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสกลับเปรียบเสมือนสวิตช์เปิดวงจร “OFF” สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกท่ีป้อนเข้ามาจึงผ่านออก Vout ไปได้และเมื่อช่วงเวลาท่ีสัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสตรง ซ่ึงเปรียบเสมือนสวิตช์ปิดวงจร “ON” สัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบจะลัดวงจรลงกราวด์น่ันคือถูกตัดท้ิงไปจึงไม่มีสัญญาณออกที่ Vout

4.2 วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดตอ่ ขนานตัดคล่ืนดา้ นบวก เม่ือกลับทิศทางการต่อ D จะได้เป็นวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานตัดคล่ืนด้านบวก จะไดส้ ญั ญาณออก Vout เปน็ สัญญาณคลื่นไซน์ซีกลบ แสดงดังรูปที่ 4.7 +R Vin 0 + _ t + - -Vin D Vout + Vout 0 _ t -รปู ท่ี 4.7 วงจรคลปิ เปอร์แบบไดโอดต่อขนานตัดคลนื่ ดา้ นบวก จากรูปท่ี 4.7 แสดงวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานตัดคล่ืนด้านบวก โดยป้อนสัญญาณคล่ืนไซน์เข้าทาง Vin จะได้สัญญาณออกทาง Vout เป็นสัญญาณคลื่นไซน์ช่วงลบและสญั ญาณคล่ืนไซน์ช่วงบวกถกู ตดั ท้งิ ไป อธบิ ายการทางานของวงจรได้ดงั นี้ เม่ือช่วงเวลาที่สัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามาตัว D ได้รับไบแอสตรง เปรียบเสมือนสวิตช์ปิดวงจร “ON” สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกที่ป้อนเข้ามาจึงลัดวงจรลงกราวด์นั่นก็คือสัญญาณถูกตัดทิ้งไปจึงไม่มีสัญญาณออกที่ Vout และเม่ือช่วงเวลาท่ีสัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกลบป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสกลับ ซ่ึงเปรียบเสมือนสวิตช์เปิดวงจร “OFF” สัญญาณ Vin คล่ืน5.ไซน์ซีกลบจะผ่านออก Vout ไปได้ วงจรคลปิ เปอรแ์ บบไดโอดต่อขนานมีไบแอส วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานมีไบแอส (Bias Shunt Diode Clipper Circuit) จะใช้แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงต่ออนุกรมกับไดโอด เพื่อเลือกตาแหน่งการตัดรูปสัญญาณตามที่ต้องการซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ถูกตัด จะมีค่าเท่ากับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต่ออนุกรมกับไดโอดบวก กับแรงดนั ตกคร่อมไดโอดขณะไบแอสกลบั แบง่ เป็น 2 แบบ คือ วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานมีไบแอสตัดคล่ืนด้านลบ และวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานมีไบแอสตัดคล่ืนด้านบวกลกั ษณะวงจรและการทางาน แสดงดังรปู ท่ี 4.8 และ 4.9

5.1 วงจรคลปิ เปอร์แบบไดโอดตอ่ ขนานมีไบแอสตัดคล่ืนด้านลบ +R+ Vin 0 t -D-Vin Vout -+ VB + Vout 0 + -VB - tรูปที่ 4.8 วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานมีไบแอสตดั คลน่ื ดา้ นลบ จากรูปที่ 4.8 แสดงวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานมีไบแอสตัดคล่ืนด้านลบ โดยใช้แบตเตอร่ี VB ด้านลบมาเป็นตัวกาหนดขนาดของรูปคลื่นไซน์ทางซีกลบท่ีจะออกทาง Vout อธิบายการทางานของวงจรไดด้ งั น้ี เมื่อช่วงเวลาที่สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสกลับเปรียบเสมือนสวิตช์เปิดวงจร “OFF” แรงดันไฟลบจาก VB จ่ายไบแอสกลับให้ D สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซกี บวกจงึ ผา่ นออก Vout ได้ทัง้ หมด และเมื่อช่วงเวลาที่สัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสตรงเปรียบเสมอื นสวติ ชป์ ดิ วงจร “ON” แรงดนั ไฟลบจาก VB จ่ายไบแอสกลบั ให้ D เกิดการหักล้างกันระหว่างสัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกลบและค่าแรงดัน -VB จึงทาให้สัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบส่วนที่มีค่าเกนิ จากแรงดนั -VB ถูกตัดท้งิ เหลอื สัญญาณเท่ากบั คา่ แรงดัน -VB ผา่ นออก Vout ไปได้ 5.2 วงจรคลปิ เปอรแ์ บบไดโอดตอ่ ขนานมีไบแอสตัดคลื่นดา้ นบวก +R+ Vin 0 t -D-Vin Vout +- VB +VB Vout 0 + t - -รปู ที่ 4.9 วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดต่อขนานมไี บแอสตัดคล่ืนด้านบวก

จากรูปที่ 4.9 แสดงวงจรคลปิ เปอรแ์ บบไดโอดต่อขนานมีไบแอสตัดคลื่นด้านบวก โดยใช้แบตเตอร่ี VB เปน็ ตัวกาหนดขนาดของรูปคล่นื ไซนท์ างซีกบวกที่จะออกทาง Vout อธิบายการทางานของวงจรไดด้ ังน้ี เมอื่ ชว่ งเวลาทีส่ ัญญาณ Vin คลน่ื ไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสตรงเปรียบเสมือนสวิตช์ปิดวงจร “ON” และแรงดันไฟบวกจาก VB จ่ายไบแอสกลับให้ D เกิดการหักล้างกันระหว่างสัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกและค่าแรงดัน +VB จึงทาให้สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกส่วนท่ีมีค่าเกินจากแรงดัน +VB ถูกตัดทิง้ เหลือสัญญาณเท่ากับค่าแรงดัน +VB เทา่ นัน้ ผ่านออก Vout ไปได้ และเม่ือช่วงเวลาท่ีสัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกลบป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสกลับเปรยี บเสมือนสวติ ช์เปดิ วงจร “OFF” สญั ญาณ Vin คล่นื ไซน์ซกี ลบจะผ่านออก Vout ได้ทง้ั หมด6.วงจรคลปิ เปอร์แบบใชไ้ ดโอดและซเี นอร์ไดโอด วงจรคลิปเปอร์แบบใช้ไดโอดและซีเนอร์ไดโอด ถูกนามาใช้แทนวงจรคลิปเปอร์ท่ีต่อแหลง่ จ่ายไฟกระแสตรงไบแอสให้กับไดโอด เนื่องจากแบตเตอร่ีมีข้อจากัดเร่ืองอายุการใช้งานและขนาด โดยมีหลักการทางานของวงจรคือ ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนเข้ามาทางอินพุตมีค่ามากกว่าแรงดันซีเนอร์ จะมีกระแสไหลผ่านตัวซีเนอร์ไดโอด แรงดันไฟฟ้าที่ถูกตัดจะเท่ากับแรงดันซีเนอร์บวกด้วยแรงดันไฟฟ้าท่ีตกคร่อมท่ีตัวไดโอดขณะท่ีได้รับไบแอสตรง แบ่งเป็น 3 แบบ คือ วงจรคลิปเปอร์ตัดคลื่นด้านบวกแบบใช้ไดโอดและซีเนอร์ไดโอด วงจรคลิปเปอร์ตัดคล่ืนด้านลบแบบใช้ไดโอดและซีเนอร์ไดโอด และวงจรคลิปเปอร์ตัดคลื่น 2 ด้านแบบใช้ซีเนอร์ไดโอด ลักษณะวงจรและการทางาน แสดงดงั รูปที่ 4.10 , 4.11 และ 4.12 6.1 วงจรคลิปเปอรต์ ดั คลน่ื ดา้ นบวกแบบใช้ไดโอดและซีเนอรไ์ ดโอดR+ Vin 0 + t -D -Vin VoutZD VZ +VZ Vout 0 + t - -รูปท่ี 4.10 วงจรคลปิ เปอร์ตดั คลื่นดา้ นบวกแบบใช้ไดโอดและซเี นอร์ไดโอด

จากรูปที่ 4.10 แสดงวงจรคลิปเปอร์ตัดคล่ืนด้านบวกแบบใช้ไดโอดและซีเนอร์ไดโอดต่อขนานกับเอาต์พุต โดยป้อนสัญญาณคลื่นไซน์เข้าทาง Vin จะได้สัญญาณออกทาง Vout การทางานของวงจรอธิบายได้ดงั นี้ เมื่อช่วงเวลาที่สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามา Dได้รับไบแอสตรงซึ่งเปรียบเสมือนสวิตชป์ ดิ วงจร “ON” จะเกดิ การหักลา้ งระหวา่ งสญั ญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกบวกและค่าแรงดันVZ ทาให้สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกท่ีมีค่ามากกว่าแรงดัน VZ จะถูกตัดทิ้งไป ส่วนสัญญาณ Vinคล่ืนไซน์ซกี บวกท่ีมคี ่าตา่ กว่าแรงดัน VZ ผา่ นออก Vout ไปได้ และในช่วงเวลาท่ีสัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกลบป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสกลับซึ่งเปรยี บเสมือนสวติ ช์เปดิ วงจร “OFF” สัญญาณ Vin คลืน่ ไซน์ซกี ลบจงึ ไม่ลัดลงกราวด์แต่จะผ่านออกVoutไปได้ทัง้ หมด 6.2 วงจรคลิปเปอรต์ ดั คล่นื ด้านลบแบบใช้ไดโอดและซเี นอรไ์ ดโอดR + + D Vin 0 t - -Vin VoutZD VZ + Vout 0 - t -VZรูปที่ 4.11 วงจรคลิปเปอร์ตดั คลน่ื ด้านลบแบบใช้ไดโอดและซีเนอร์ไดโอด จากรูปท่ี 4.11 แสดงวงจรคลิปเปอร์ตัดคลื่นด้านลบแบบใช้ไดโอดและซีเนอร์ไดโอดต่อขนานกับเอาต์พุต โดยป้อนคล่ืนไซน์เข้าทาง Vin จะได้สัญญาณออกทาง Vout การทางานของวงจรอธิบายได้ดงั นี้ เม่ือช่วงเวลาที่สัญญาณ Vinคล่ืนไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามา D ได้รับไบแอสกลับซ่ึงเปรียบเสมือนสวิตช์เปิดวงจร “OFF” สัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกบวกจึงไม่ลัดลงกราวด์แต่จะผ่านออก Voutไปไดท้ ั้งหมด และในช่วงเวลาที่สัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบป้อนเข้ามา Dได้รับไบแอสตรงซ่ึงเปรียบเสมือนสวิตช์ปิดวงจร “ON” จะเกิดการหักล้างระหว่างสัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบและค่าแรงดันVZ ทาให้สัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบที่มีค่ามากกว่า -VZ ถูกตัดท้ิงไป ส่วนสัญญาณ Vin ท่ีมีค่าต่ากว่าแรงดัน -VZ ผ่านออก Vout ไปได้

6.3 วงจรคลิปเปอรต์ ัดคลน่ื 2 ดา้ นแบบใช้เซเี นอร์ไดโอด R+ ZD1 VZ1 Vin 0 + t -Vin Vout - ZD2 VZ2 +VZ Vout 0 + t - รูปที่ 4.12 วงจรคลปิ เปอร์ตัดคล่ืน 2 ดา้ นแบบใช้ซเี นอรไ์ ดโอด จากรปู ท่ี 4.12 แสดงวงจรคลปิ เปอร์ตัดคลน่ื 2 ด้านแบบใชซ้ เี นอร์ไดโอด วงจรจะใช้ซีเนอร์ไดโอด 2 ตัวต่ออนุกรมกันและต่อขนานกับเอาต์พุต โดยป้อนสัญญาณคล่ืนไซน์เข้าทาง Vin จะได้สญั ญาณออกทาง Vout การทางานของวงจรอธบิ ายได้ดังนี้ เมื่อช่วงเวลาที่สญั ญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกบวกป้อนเข้ามาตัว ZD2 ได้รับไบแอสตรงซ่ึงเปรียบเสมือนสวิตช์ปิดวงจร “ON” ส่วนตัว ZD1 ได้รับไบแอสกลับทาหน้าท่ีเป็นแหล่งจ่าย จะเกิดการหักล้างระหว่างสัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกบวกและค่าแรงดัน VZ1 ทาให้สัญญาณ Vin ที่มากกว่า VZ1ถูกตัดทง้ิ ไป สว่ นสญั ญาณ Vin ที่มคี า่ ต่ากว่า VZ1 จะผา่ นออก Vout ไปได้ และในช่วงเวลาท่ีสัญญาณ Vin คลื่นไซน์ซีกลบป้อนเข้ามาตัว ZD1ได้รับไบแอสตรงซึ่งเปรียบ เสมือนสวิตช์ปิดวงจร “ON” ส่วน ZD2 จะได้รับไบแอสกลับทาหน้าท่ีเป็นแหล่งจ่าย จะเกิดการหักล้างระหว่างสัญญาณ Vin คล่ืนไซน์ซีกลบและค่าแรงดัน VZ2 ทาให้สัญญาณ Vin ส่วนท่ีมากกว่า VZ2 ถูกตัดทิ้งไป สว่ นสัญญาณ Vin ที่มคี า่ ต่ากวา่ VZ2 จะผา่ นออก Vout ไปได้

สรปุ วงจรคลิปเปอร์หรือวงจรลิมิตเตอร์ เป็นวงจรตัดรูปคล่ืนสัญญาณไฟสลับที่ส่งเข้ามา ให้มีรูปคลนื่ ไฟสลับท่ีออกเอาต์พุตเปลี่ยนแปลงไปตามต้องการในลักษณะไม่เป็นเชิงเส้น แบ่งลักษณะการจัดไดโอดในวงจรคลปิ เปอร์ได้เปน็ ไดโอดต่ออนุกรมและไดโอดตอ่ ขนาน วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่ออนุกรม มีไดโอดต่ออนุกรมกับตัวต้านทาน สัญญาณออกเอาตพ์ ุตเป็นสัญญาณตกคร่อมตัวรีซิสเตอร์ ไดโอดทางานเป็นสวิตช์ปิดวงจร “ON” มีสัญญาณออกที่ เอาตพ์ ตุ และไดโอดทางานเปน็ สวิตชเ์ ปิดวงจร “OFF” ไมม่ สี ัญญาณออกทเี่ อาต์พุต วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนาน มีไดโอดต่ออนุกรมกับตัวต้านทาน สัญญาณออกเอาต์พุตเป็นสัญญาณตกคร่อมตัวไดโอด โดยตัวไดโอดต่อขนานกับขั้วต่อเอาต์พุต ไดโอดทางานเป็นสวิตช์ปิดวงจร “ON” ไม่มีสัญญาณออกที่เอาต์พุต และไดโอดทางานเป็นสวิตช์เปิดวงจร“OFF” มสี ัญญาณออกทเ่ี อาต์พตุ วงจรคลิปเปอรแ์ บบไดโอดตอ่ ขนานมีไบแอส จะใช้แหล่งจ่ายไฟกระแสตรงต่ออนุกรมกับไดโอดเพื่อเลือกตาแหน่งการตัดรูปสัญญาณตามต้องการ แบ่งเป็น 2 แบบ คือ วงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานมีไบแอสตัดคลื่นด้านลบ และวงจรคลิปเปอร์แบบไดโอดต่อขนานมีไบแอสตัดคล่นื ดา้ นบวก วงจรคลิปเปอร์แบบใช้ไดโอดและซีเนอร์ไดโอด ถูกนามาใช้แทนวงจรคลิปเปอร์ท่ีต่อแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงไบแอสให้กับไดโอด เน่ืองจากแบตเตอร่ี มีข้อจากัดเร่ืองอายุการใช้งานและขนาด โดยมหี ลักการทางานของวงจรคือ ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนเข้ามาทางอินพุตมีค่ามากกว่าแรงดันซเี นอร์ จะมกี ระแสไหลผ่านตัวซีเนอร์ไดโอด แรงดันไฟฟ้าท่ีถูกตัดจะเท่ากับแรงดันซีเนอร์บวกดว้ ยแรงดนั ไฟฟ้าที่ตกครอ่ มที่ตวั ไดโอดขณะทไ่ี ด้รบั ไบแอสตรง วงจรคลิปเปอร์สามารถนาไปประยุกต์ใช้งานในวงจรต่าง ๆ เช่น วงจรเร็กติไฟเออร์แบบตา่ ง ๆ วงจรเครอื่ งส่งวิทยุ วงจรเครอ่ื งรับวิทยุ วงจรขับรเี ลย์ เปน็ ตน้