क्लैपर (इलेक्ट्रॉनिक्स)

एक क्लैपर (या क्लैम्पिंग परिपथ या क्लैम्प) वह विद्युत परिपथ है जो एक चर धनात्मक या ऋणात्मक डीसी विभव को जोड़कर परिभाषित विभव के सिग्नल के धनात्मक या ऋणात्मक शीर्ष परिकलन को ठीक करता है। क्लैपर सिग्नल (क्लिपिंग) के शीर्ष-टू-शीर्ष परिकलन को प्रतिबंधित नहीं करता है; यह पूरे सिग्नल को ऊपर या नीचे ले जाता है ताकि इसकी शीर्षों को निश्चित स्तर पर रखा जा सके।

डायोड क्लैम्प (एक सरल, सामान्य प्रकार) में एक विशेष डायोड होता है, जो केवल एक दिशा में विद्युत प्रवाह का संचालन करता है और सिग्नल को निश्चित मान से अधिक होने से रोकता है; और एक संधारित्र, जो संग्रहीत आवेश से डीसी ऑफ़सेट प्रदान करता है। संधारित्र एक प्रतिरोधक भार के साथ एक स्थिर समय 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 विभव स्तर पर बाँध देगा। इन परिपथों को डीसी विभव पुनर्स्थापक के रूप में भी जाना जाता है। क्लैम्पर्स का निर्माण धनात्मक और ऋणात्मक दोनों ध्रुवों में किया जा सकता है। बायस होने पर, क्लैम्पिंग परिपथ विभव की निचली सीमा (या ऊपरी सीमा, ऋणात्मक क्लैम्पर्स के मामले में) को 0 वोल्ट तक ठीक कर देगा। ये परिपथ संधारी रूप से युग्मित सिग्नल की तुलना में एक तरंग के शीर्ष को एक विशिष्ट डीसी स्तर पर जकड़ते हैं, जो अपने औसत डीसी स्तर के बारे में संचरण करता है।

क्लैंपिंग नेटवर्क वह है जो एक सिग्नल को एक अलग डीसी स्तर पर क्लैंप करेगा। नेटवर्क में एक संधारित्र, एक डायोड और वैकल्पिक रूप से एक प्रतिरोधक तत्व और/या लोड होना चाहिए, लेकिन यह एक अतिरिक्त शिफ्ट प्रारम्भ करने के लिए एक स्वतंत्र डीसी आपूर्ति को भी नियोजित कर सकता है। R और C के परिमाण को इस तरह चयन किया जाना चाहिए कि स्थिर समय RC यह सुनिश्चित करने के लिए काफी बड़ा है कि डायोड के गैर-चालक होने के अंतराल के दौरान संधारित्र के प्रतिकूल विभव महत्वपूर्ण रूप से निर्वहन नहीं करता है।

प्रकार
क्लैंप परिपथ को उनके संचालन द्वारा वर्गीकृत किया जाता है: ऋणात्मक या धनात्मक, और पक्षपाती या बायस। एक धनात्मक क्लैम्प परिपथ (नेगेटिव शीर्ष क्लैपर) एक इनपुट सिग्नल से विशुद्ध रूप से धनात्मक तरंग का उत्पादन करता है; यह इनपुट सिग्नल को ऑफसेट करता है ताकि सभी तरंग 0 V से अधिक हो। एक ऋणात्मक क्लैंप इसके विपरीत क्लैंप एक इनपुट सिग्नल से पूरी तरह से ऋणात्मक तरंग का उत्पादन करता है। डायोड और ग्राउंड के बीच एक बायस विभव उस राशि से आउटपुट विभव को ऑफसेट करता है।

उदाहरण के लिए, शीर्ष मान 5 V का इनपुट सिग्नल (VINpeak = 5 V) 3 V (VBIAS = 3 V), शीर्ष आउटपुट विभव होगा:
 * VOUTpeak = 2 × VINpeak + VBIAS
 * VOUTpeak = 2 × 5 V + 3 V
 * VOUTpeak = 13 V

धनात्मक बायस
इनपुट एसी सिग्नल के ऋणात्मक चक्र में, डायोड अग्र बायस्ड है और संचालन करता है। जो कि संधारित्र को VIN के चरम ऋणात्मक मान पर आवेशित करता है। धनात्मक चक्र के दौरान, डायोड रिवर्स बायस्ड होता है और इस प्रकार प्रतिक्रिया नहीं करता है। आउटपुट विभव इसलिए संधारित्र और इनपुट विभव में संग्रहीत विभव के बराबर है, तो VOUT = VIN + VINpeak, इसे विलार्ड परिपथ भी कहा जाता है।

ऋणात्मक बायस
एक ऋणात्मक बायस क्लैंप समतुल्य धनात्मक क्लैंप के विपरीत है। इनपुट एसी सिग्नल के धनात्मक चक्र में, डायोड अग्र पक्षपातपूर्ण है और विद्युत विभव आयोजित करता है, जो कि संधारित्र को VIN के चरम धनात्मक मूल्य पर आवेश करता है। ऋणात्मक चक्र के दौरान, डायोड रिवर्स बायस्ड होता है और इस प्रकार प्रतिक्रिया नहीं करता है। आउटपुट विभव इसलिए संधारित्र में संग्रहीत विभव के बराबर है और इनपुट विभव फिर से है, इसलिए VOUT = VIN − VINpeak प्रदर्शित करता है।

धनात्मक पक्षपात
एक धनात्मक पक्षपाती विभव क्लैंप समकक्ष बायस क्लैंप के समान है लेकिन पूर्वाग्रह राशि VBIAS द्वारा आउटपुट विभव ऑफ़सेट के साथ इस प्रकार, VOUT = VIN − (VINpeak + VBIAS) प्रदर्शित करता है।

ऋणात्मक पक्षपात
एक ऋणात्मक पक्षपाती विभव क्लैंप इसी तरह एक समान बायस क्लैंप के समान है, लेकिन आउटपुट विभव के साथ पूर्वाग्रह राशि VBIAS द्वारा ऋणात्मक दिशा में ऑफसेट होता है, इस प्रकार, VOUT = VIN − (VINpeak + VBIAS) प्रदर्शित करता है।

ऑप-एम्प परिपथ
यह आंकड़ा एक गैर-शून्य निश्चित क्लैम्पिंग विभव के साथ एक संचालनल एंप्लीफायर | ऑप-एम्प-आधारित क्लैंप परिपथ दिखाता है। यहाँ लाभ यह है कि क्लैम्पिंग स्तर बिल्कुल निश्चित विभव पर है। डायोड के अग्र विभव ड्रॉप को ध्यान में रखने की कोई आवश्यकता नहीं है (जो पूर्ववर्ती सरल परिपथ में जरूरी है क्योंकि यह निश्चित विभव में जोड़ता है)। परिपथ आउटपुट पर डायोड विभव ड्रॉप के प्रभाव को एम्पलीफायर के लाभ से विभाजित किया जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप एक नगण्य त्रुटि होगी। साधारण डायोड परिपथ की तुलना में छोटे इनपुट सिग्नल पर परिपथ 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 विभव के पहले ऋणात्मक चरण के दौरान, धनात्मक क्लैपर परिपथ में संधारित्र तेजी से आवेश होता है। जैसा वीin धनात्मक हो जाता है, संधारित्र विभव डबलर के रूप में कार्य करता है; चूंकि इसने V के समतुल्य को संग्रहित किया हैin ऋणात्मक चक्र के दौरान, यह धनात्मक चक्र के दौरान लगभग उतना ही विभव प्रदान करता है। यह लोड द्वारा देखे गए विभव को अनिवार्य रूप से दोगुना कर देता है। जैसा वीin ऋणात्मक हो जाता है, तो संधारित्र V के समान विभव की बैटरी के रूप में कार्य करता हैin. विभव स्रोत और संधारित्र एक दूसरे का प्रतिकार करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप लोड द्वारा देखा गया शून्य का शुद्ध विभव होता है।

लोड हो रहा है
संधारित्र 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 चयन किया जाता है ताकि स्थिर समय, $$\tau = RC $$, यह सुनिश्चित करने के लिए काफी बड़ा है कि डायोड के गैर-संवाहक अंतराल के दौरान संधारित्र में विभव 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 शीर्षों को इच्छित क्लैंप विभव 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 डिस्आवेश को दूर करने के लिए संधारित्र को मनमाने ढंग से बड़ा नहीं बनाया जा सकता है। संचालन अंतराल के दौरान, संधारित्र को रिआवेश किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए लिया गया समय एक अलग स्थिर समय द्वारा नियंत्रित होता है, यह समय कैपेसिटेंस और ड्राइविंग परिपथ के आंतरिक प्रतिबाधा द्वारा निर्धारित होता है। चूँकि शीर्ष विभव एक चौथाई चक्र में पहुँच जाता है और फिर गिरना प्रारम्भ हो जाता है, संधारित्र को एक चौथाई चक्र में रिआवेश 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 परिपथ का उपयोग किया जाना चाहिए जैसे ऊपर वर्णित ऑप-एम्प परिपथ।

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

उदाहरण
क्लैंपिंग परिपथ एनालॉग टेलीविजन रिसीवर्स में आम थे। इन सेटों में एक डीसी रिस्टोरर परिपथ होता है, जो लाइन ब्लैंकिंग (रिट्रेस) अवधि के बैक पोर्च के दौरान वीडियो सिग्नल के विभव 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 परिपथ जो एक निश्चित सीमा लगाता है और सिग्नल को ऑफसेट नहीं करता है
 * लिफाफा डिटेक्टर, एक परिपथ जो अधिकतम (या न्यूनतम) आउटपुट करता है; डायोड और संधारित्र के साथ एक क्लैपर का आदान-प्रदान
 * स्कॉटकी डायोड
 * स्नबर, एक परिपथ जो आर्किंग या ब्रेकडाउन को कम करने के लिए dV/dt को कम करता है या शीर्ष विभव को सीमित करता है