क्लैपर (इलेक्ट्रॉनिक्स)

एक क्लैपर (या क्लैम्पिंग सर्किट या क्लैम्प) एक विद्युत सर्किट  है जो एक चर सकारात्मक या नकारात्मक डीसी वोल्टेज को जोड़कर परिभाषित वोल्टेज के सिग्नल के सकारात्मक या नकारात्मक शिखर भ्रमण को ठीक करता है। क्लैपर सिग्नल (क्लिपिंग) के पीक-टू-पीक भ्रमण को प्रतिबंधित नहीं करता है; यह पूरे सिग्नल को ऊपर या नीचे ले जाता है ताकि इसकी चोटियों को संदर्भ स्तर पर रखा जा सके।

एक डायोड क्लैम्प (एक सरल, सामान्य प्रकार) में एक डायोड होता है, जो केवल एक दिशा में विद्युत प्रवाह का संचालन करता है और सिग्नल को संदर्भ मान से अधिक होने से रोकता है; और एक कैपेसिटर, जो संग्रहीत चार्ज से डीसी ऑफ़सेट प्रदान करता है। संधारित्र एक प्रतिरोधक भार के साथ एक समय स्थिर बनाता है, जो आवृत्तियों की सीमा निर्धारित करता है जिस पर क्लैपर प्रभावी होगा।

सामान्य कार्य
एक क्लैपर एक तरंग के ऊपरी या निचले चरम को एक निश्चित डीसी वोल्टेज स्तर पर बाँध देगा। इन सर्किटों को डीसी वोल्टेज रिस्टोरर्स के रूप में भी जाना जाता है। क्लैम्पर्स का निर्माण सकारात्मक और नकारात्मक दोनों ध्रुवों में किया जा सकता है। निष्पक्ष होने पर, क्लैम्पिंग सर्किट वोल्टेज की निचली सीमा (या ऊपरी सीमा, नकारात्मक क्लैम्पर्स के मामले में) को 0 वोल्ट तक ठीक कर देगा। ये सर्किट कैपेसिटिव रूप से युग्मित सिग्नल की तुलना में एक तरंग के शिखर को एक विशिष्ट डीसी स्तर पर जकड़ते हैं, जो अपने औसत डीसी स्तर के बारे में झूलता है।

क्लैंपिंग नेटवर्क वह है जो एक सिग्नल को एक अलग डीसी स्तर पर क्लैंप करेगा। नेटवर्क में एक कैपेसिटर, एक डायोड और वैकल्पिक रूप से एक प्रतिरोधक तत्व और/या लोड होना चाहिए, लेकिन यह एक अतिरिक्त शिफ्ट शुरू करने के लिए एक स्वतंत्र डीसी आपूर्ति को भी नियोजित कर सकता है। आर और सी के परिमाण को इस तरह चुना जाना चाहिए कि समय स्थिर आरसी यह सुनिश्चित करने के लिए काफी बड़ा है कि डायोड के गैर-चालक होने के अंतराल के दौरान संधारित्र के पार वोल्टेज महत्वपूर्ण रूप से निर्वहन नहीं करता है।

प्रकार
क्लैंप सर्किट को उनके ऑपरेशन द्वारा वर्गीकृत किया जाता है: नकारात्मक या सकारात्मक, और पक्षपाती या निष्पक्ष। एक सकारात्मक क्लैम्प सर्किट (नेगेटिव पीक क्लैपर) एक इनपुट सिग्नल से विशुद्ध रूप से सकारात्मक तरंग का उत्पादन करता है; यह इनपुट सिग्नल को ऑफसेट करता है ताकि सभी तरंग 0 वी से अधिक हो। एक नकारात्मक क्लैंप इसके विपरीत है- यह क्लैंप एक इनपुट सिग्नल से पूरी तरह से नकारात्मक तरंग का उत्पादन करता है। डायोड और ग्राउंड के बीच एक बायस वोल्टेज उस राशि से आउटपुट वोल्टेज को ऑफसेट करता है।

उदाहरण के लिए, पीक वैल्यू 5 V का इनपुट सिग्नल (VINpeak = 5 V) 3 V (VBIAS = 3 V), पीक आउटपुट वोल्टेज होगा:
 * वीOUTpeak = 2 × वीINpeak + वीBIAS
 * मेंOUTpeak = 2 × 5V + 3V
 * वीOUTpeak = 13 वी

(चोटी से शिखर भ्रमण 10 बजे रहता हैमें।)

सकारात्मक निष्पक्ष
इनपुट एसी सिग्नल के ऋणात्मक चक्र में, डायोड आगे बायस्ड है और संचालन करता है, कैपेसिटर को V के चरम नकारात्मक मान पर चार्ज करता हैIN. सकारात्मक चक्र के दौरान, डायोड रिवर्स बायस्ड होता है और इस प्रकार आचरण नहीं करता है। आउटपुट वोल्टेज इसलिए कैपेसिटर और इनपुट वोल्टेज में संग्रहीत वोल्टेज के बराबर है, तो वीOUT = वीIN + वीINpeak. इसे विलार्ड सर्किट भी कहा जाता है।

नकारात्मक निष्पक्ष
एक नकारात्मक निष्पक्ष क्लैंप समतुल्य सकारात्मक क्लैंप के विपरीत है। इनपुट एसी सिग्नल के सकारात्मक चक्र में, डायोड आगे पक्षपातपूर्ण है और आयोजित करता है, कैपेसिटर को वी के चरम सकारात्मक मूल्य पर चार्ज करता हैIN. ऋणात्मक चक्र के दौरान, डायोड रिवर्स बायस्ड होता है और इस प्रकार आचरण नहीं करता है। आउटपुट वोल्टेज इसलिए कैपेसिटर में संग्रहीत वोल्टेज के बराबर है और इनपुट वोल्टेज फिर से है, इसलिए वीOUT = वीIN - वीINpeak.

सकारात्मक पक्षपात
एक सकारात्मक पक्षपाती वोल्टेज क्लैंप समकक्ष निष्पक्ष क्लैंप के समान है लेकिन पूर्वाग्रह राशि वी द्वारा आउटपुट वोल्टेज ऑफ़सेट के साथBIAS. इस प्रकार, वीOUT = वीIN + (वीINpeak + वीBIAS).

नकारात्मक पक्षपात
एक नकारात्मक पक्षपाती वोल्टेज क्लैंप इसी तरह एक समान निष्पक्ष क्लैंप के समान है, लेकिन आउटपुट वोल्टेज के साथ पूर्वाग्रह राशि V द्वारा नकारात्मक दिशा में ऑफसेट होता हैBIAS. इस प्रकार, वीOUT = वीIN - (वीINpeak + वीBIAS).

ऑप-एम्प सर्किट
यह आंकड़ा एक गैर-शून्य संदर्भ क्लैम्पिंग वोल्टेज के साथ एक ऑपरेशनल एंप्लीफायर  | ऑप-एम्प-आधारित क्लैंप सर्किट दिखाता है। यहाँ लाभ यह है कि क्लैम्पिंग स्तर बिल्कुल संदर्भ वोल्टेज पर है। डायोड के आगे वोल्टेज ड्रॉप को ध्यान में रखने की कोई आवश्यकता नहीं है (जो पूर्ववर्ती सरल सर्किट में जरूरी है क्योंकि यह संदर्भ वोल्टेज में जोड़ता है)। सर्किट आउटपुट पर डायोड वोल्टेज ड्रॉप के प्रभाव को एम्पलीफायर के लाभ से विभाजित किया जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप एक नगण्य त्रुटि होगी। साधारण डायोड सर्किट की तुलना में छोटे इनपुट सिग्नल पर सर्किट में रैखिकता में भी काफी सुधार होता है और यह लोड में बदलाव से काफी हद तक अप्रभावित रहता है।

इनपुट सुरक्षा के लिए क्लैम्पिंग
क्लैम्पिंग का उपयोग किसी इनपुट सिग्नल को उस डिवाइस में अनुकूलित करने के लिए किया जा सकता है जो मूल इनपुट की सिग्नल रेंज का उपयोग नहीं कर सकता है या क्षतिग्रस्त हो सकता है।

संचालन के सिद्धांत
एसी इनपुट वोल्टेज के पहले नकारात्मक चरण के दौरान, सकारात्मक क्लैपर सर्किट में संधारित्र तेजी से चार्ज होता है। जैसा वीin सकारात्मक हो जाता है, संधारित्र वोल्टेज डबलर के रूप में कार्य करता है; चूंकि इसने V के समतुल्य को संग्रहित किया हैin नकारात्मक चक्र के दौरान, यह सकारात्मक चक्र के दौरान लगभग उतना ही वोल्टेज प्रदान करता है। यह लोड द्वारा देखे गए वोल्टेज को अनिवार्य रूप से दोगुना कर देता है। जैसा वीin ऋणात्मक हो जाता है, तो संधारित्र V के समान वोल्टेज की बैटरी के रूप में कार्य करता हैin. वोल्टेज स्रोत और कैपेसिटर एक दूसरे का प्रतिकार करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप लोड द्वारा देखा गया शून्य का शुद्ध वोल्टेज होता है।

लोड हो रहा है
कैपेसिटर के साथ निष्क्रिय प्रकार के क्लैम्पर्स के लिए, लोड के साथ समानांतर में डायोड के बाद, लोड प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है। R और C के परिमाण को चुना जाता है ताकि समय स्थिर, $$\tau = RC $$, यह सुनिश्चित करने के लिए काफी बड़ा है कि डायोड के गैर-संवाहक अंतराल के दौरान संधारित्र में वोल्टेज महत्वपूर्ण रूप से निर्वहन नहीं करता है। एक भार प्रतिरोध जो बहुत कम (भारी भार) है, आंशिक रूप से संधारित्र का निर्वहन करेगा और तरंग चोटियों को इच्छित क्लैंप वोल्टेज से बहाव का कारण बनेगा। यह प्रभाव कम आवृत्तियों पर सबसे अधिक होता है। उच्च आवृत्ति पर, संधारित्र के निर्वहन के लिए चक्रों के बीच कम समय होता है।

लोड डिस्चार्ज को दूर करने के लिए कैपेसिटर को मनमाने ढंग से बड़ा नहीं बनाया जा सकता है। संचालन अंतराल के दौरान, संधारित्र को रिचार्ज किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए लिया गया समय एक अलग समय स्थिर द्वारा नियंत्रित होता है, यह समय कैपेसिटेंस और ड्राइविंग सर्किट के आंतरिक प्रतिबाधा द्वारा निर्धारित होता है। चूँकि पीक वोल्टेज एक चौथाई चक्र में पहुँच जाता है और फिर गिरना शुरू हो जाता है, कैपेसिटर को एक चौथाई चक्र में रिचार्ज करना चाहिए। यह आवश्यकता समाई के कम मूल्य की मांग करती है।

उच्च ड्राइविंग प्रतिबाधा और कम भार प्रतिबाधा वाले अनुप्रयोगों में समाई मूल्य के लिए दो परस्पर विरोधी आवश्यकताएं असंगत हो सकती हैं। ऐसे मामलों में, एक सक्रिय सर्किट का उपयोग किया जाना चाहिए जैसे ऊपर वर्णित ऑप-एम्प सर्किट।

पक्षपाती बनाम गैर-पक्षपाती
एक वोल्टेज स्रोत और रोकनेवाला का उपयोग करके, क्लैपर को आउटपुट वोल्टेज को एक अलग मान से बाँधने के लिए पक्षपाती किया जा सकता है। सकारात्मक या नकारात्मक क्लैपर (क्लैपर प्रकार ऑफ़सेट की दिशा निर्धारित करेगा) के मामले में पोटेंटियोमीटर को आपूर्ति की गई वोल्टेज शून्य से ऑफ़सेट (एक आदर्श डायोड मानते हुए) के बराबर होगी। यदि नकारात्मक वोल्टेज को सकारात्मक या नकारात्मक आपूर्ति की जाती है, तो तरंग एक्स-अक्ष को पार कर जाएगी और विपरीत दिशा में इस परिमाण के मान से बंधी होगी। ज़ेनर डायोड  का उपयोग वोल्टेज स्रोत और पोटेंशियोमीटर के स्थान पर भी किया जा सकता है, इसलिए जेनर वोल्टेज पर ऑफ़सेट सेट किया जाता है।

उदाहरण
क्लैंपिंग सर्किट एनालॉग टेलीविजन रिसीवर्स में आम थे। इन सेटों में एक डीसी रिस्टोरर सर्किट होता है, जो लाइन ब्लैंकिंग (रिट्रेस) अवधि के बैक पोर्च के दौरान वीडियो सिग्नल के वोल्टेज को 0 V पर लौटाता है। कम-आवृत्ति हस्तक्षेप, विशेष रूप से पावर लाइन हम, सिग्नल पर प्रेरित होने से रेंडरिंग खराब हो जाती है छवि और, चरम मामलों में, सेट एनालॉग टेलीविजन # सिंक्रनाइज़ेशन को खोने का कारण बनता है। इस विधि के माध्यम से इस हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है।

यह भी देखें

 * क्लिपर (इलेक्ट्रॉनिक्स), एक सर्किट जो एक निश्चित सीमा लगाता है और सिग्नल को ऑफसेट नहीं करता है
 * लिफाफा डिटेक्टर, एक सर्किट जो अधिकतम (या न्यूनतम) आउटपुट करता है; डायोड और कैपेसिटर के साथ एक क्लैपर का आदान-प्रदान
 * स्कॉटकी डायोड
 * स्नबर, एक सर्किट जो आर्किंग या ब्रेकडाउन को कम करने के लिए dV/dt को कम करता है या पीक वोल्टेज को सीमित करता है