¿Cómo funcionan los circuitos clipper?

Answer 1

Como guitarrista y técnico de amplificadores, te daré la versión ‘resumida’ del recorte de diodos.

En las señales de audio, el voltaje de la señal corresponde a su volumen. Aquí hay una onda sinusoidal:

La línea central es cero voltios, los picos son un voltaje positivo y los canales son un voltaje negativo. Imaginemos esto como la señal que sale de la sección de refuerzo de un pedal de distorsión. Después de este refuerzo está la sección de recorte del circuito. Esto generalmente consiste en dos diodos de recorte colocados en direcciones opuestas. Como dije anteriormente, estos diodos de recorte se colocan entre la señal de audio potenciada y la tierra. En general se sabe que poner a tierra una señal de audio la silenciará. Si se enganchara un cable recto entre la señal de audio y la tierra, el resultado sería silencio (un potenciómetro de volumen en una guitarra varía la resistencia entre la señal de audio y la tierra). Conectar los diodos entre la señal de audio y la tierra no silenciará el audio, al menos no hasta que el voltaje de la señal alcance el voltaje directo del diodo de recorte.

Si la señal de audio nunca alcanza más de +/- 0.7 voltios, entonces los diodos de recorte nunca alcanzarán su voltaje directo, nunca podrán hacer la señal de graves en ninguna dirección, y nada sucederá con la señal de audio. Si la señal sube por encima de +0.7 voltios, o por debajo de -0.7 voltios (y generalmente lo hace), eso permitirá que los diodos de recorte alcancen su cantidad de voltaje directo, y los diodos comenzarán a conducir. Como los diodos están conectados a tierra, cualquier voltaje de señal que exceda +/- 0.7 voltios se derivará a tierra.

Entonces, en resumen, y lo que probablemente debería haber dicho en primer lugar, los pedales crean distorsión al amplificar la señal y luego cortar las partes más fuertes para hacer una señal más silenciosa pero distorsionada. La cantidad de nivel que entra en los diodos de recorte determina la cantidad de distorsión.

El uso de diferentes tipos de diodos crea diferentes efectos de distorsión porque no todos los diodos tienen un voltaje directo de .7 voltios. Diodos de germanio, por ejemplo, clip a .4 voltios. Los LED recortan diferentes voltajes dependiendo del tipo de LED. Incluso puedes usar MOSFET como diodo

Aquí hay un ejemplo de recorte de diodos y cómo se usa comúnmente en un circuito de guitarra:

1) recorte de diodo “duro”

Esta es una forma muy común de crear distorsión. Dos diodos que se derivan a tierra en sentido contrario cortarán los picos de la señal y, por lo tanto, crearán distorsión.

2) recorte de diodo “suave”

Otro método muy común. Esto crea más sonido de saturación que distorsiones de recorte “duras”. Dos diodos están conectados en la ruta de retroalimentación de un opamp o un transistor. Esto redondea los picos de la señal “más suave” y proporciona un pequeño tono de tubo.

Por último (aunque hay más que se puede aprender), el ejemplo anterior, que usa dos diodos, uno en cada dirección, se conoce como recorte ‘simétrico’.

Cuando coloca dos diodos en un lado que cambia el sonido porque ha alterado el voltaje directo a 1.4 voltios. Esto se llama recorte ‘asimétrico’:

Arriba puede ver diodos de recorte especiales. El primero tiene un diodo en el otro lado y dos en el otro. Esto reduce los picos positivos o negativos (dependiendo de cómo haya conectado los diodos) más que el otro lado.

Otra forma es usar un MOSFET para crear recorte. Le da un bonito, bluesy, suave recorte. Los diodos originales eran 1N34 y los MOSFET eran IRF520.

Este diseño particular se utiliza en la caja de distorsión llamada Shaka Bradda.

Supongo que lo hice un poco largo, pero el punto es que un circuito de recorte se usa comúnmente para crear distorsión en la guitarra o circuitos hechos para otros instrumentos musicales que desean distorsión. Nunca lo querrá en un amplificador estéreo, pero lo verá comúnmente utilizado para efectos musicales.

Answer 2

Circuitos de recorte de diodos: el Diode Clipper, también conocido como limitador de diodos, es un circuito de conformación de onda que toma una forma de onda de entrada y corta o corta su mitad superior, mitad inferior o ambas mitades juntas.

Este recorte de la señal de entrada produce una forma de onda de salida que se asemeja a una versión aplanada de la entrada. Por ejemplo, el rectificador de media onda es un circuito recortador, ya que se eliminan todos los voltajes por debajo de cero.

Pero los circuitos de recorte de diodos se pueden usar en una variedad de aplicaciones para modificar una forma de onda de entrada usando señal y diodos Schottky o para proporcionar protección contra sobretensión usando diodos zener para garantizar que el voltaje de salida nunca exceda un cierto nivel protegiendo el circuito de picos de alto voltaje. Entonces, los circuitos de recorte de diodos se pueden usar en aplicaciones de limitación de voltaje.

Vimos en el tutorial Signal Diodes que cuando un diodo está polarizado hacia adelante, permite que la corriente pase a través de sí mismo sujetando el voltaje. Cuando el diodo tiene polarización inversa, no fluye corriente a través de él y el voltaje a través de sus terminales no se ve afectado, y esta es la operación básica del circuito de recorte de diodo .

Aunque el voltaje de entrada a los circuitos de recorte de diodos puede tener cualquier forma de onda, asumiremos aquí que el voltaje de entrada es sinusoidal. Considere los siguientes circuitos.

Circuitos de recorte de diodos positivos:

En este circuito de recorte de diodo, el diodo está polarizado hacia adelante (ánodo más positivo que el cátodo) durante el medio ciclo positivo de la forma de onda de entrada sinusoidal. Para que el diodo se polarice hacia adelante, debe tener una magnitud de voltaje de entrada mayor que +0.7 voltios (0.3 voltios para un diodo de germanio).

Cuando esto sucede, los diodos comienzan a conducir y mantienen el voltaje constante a 0,7 V hasta que la forma de onda sinusoidal cae por debajo de este valor. Por lo tanto, el voltaje de salida que se toma a través del diodo nunca puede exceder 0.7 voltios durante el medio ciclo positivo.

Durante el semiciclo negativo, el diodo tiene polarización inversa (cátodo más positivo que el ánodo) bloqueando el flujo de corriente a través de sí mismo y, como resultado, no tiene ningún efecto sobre la mitad negativa del voltaje sinusoidal que pasa a la carga sin alteraciones. Luego, el diodo limita la mitad positiva de la forma de onda de entrada y se conoce como circuito positivo de recorte.

Circuitos de recorte de diodos negativos:

Aquí lo contrario es cierto. El diodo está polarizado hacia adelante durante el semiciclo negativo de la forma de onda sinusoidal y lo limita o lo sujeta a -0.7 voltios mientras permite que el semiciclo positivo pase inalterado cuando se polariza inversamente. Como el diodo limita el semiciclo negativo del voltaje de entrada, se le llama circuito negativo de clipper.

Recorte de ambos medios ciclos:

circuito de recorte de diodos

Si conectamos dos diodos en paralelo inverso como se muestra, entonces los semiciclos positivos y negativos se recortarían a medida que el diodo D1 recorta el medio ciclo positivo de la forma de onda de entrada sinusoidal, mientras que el diodo D2 recorta el semiciclo negativo. Luego, los circuitos de recorte de diodos se pueden usar para recortar el medio ciclo positivo, el medio ciclo negativo o ambos.

Para diodos ideales, la forma de onda de salida anterior sería cero. Sin embargo, debido a la caída de voltaje de polarización directa a través de los diodos, el punto de recorte real ocurre a +0.7 voltios y -0.7 voltios, respectivamente. Pero podemos aumentar este umbral de ± 0.7V a cualquier valor que queramos hasta el valor máximo (VPEAK) de la forma de onda sinusoidal, ya sea conectando juntos más diodos en serie creando múltiplos de 0.7 voltios, o agregando una polarización de voltaje a los diodos .

Circuitos de recorte de diodos polarizados: para producir circuitos de recorte de diodos para formas de onda de voltaje en diferentes niveles, se agrega un voltaje de polarización, VBIAS en serie con el diodo. El voltaje a través de la combinación en serie debe ser mayor que VBIAS + 0.7V antes de que el diodo se polarice lo suficiente como para conducir. Por ejemplo, si el nivel de VBIAS se establece en 4.0 voltios, entonces el voltaje sinusoidal en el terminal del ánodo del diodo debe ser mayor que 4.0 + 0.7 = 4.7 voltios para que se polarice hacia adelante. Cualquier nivel de voltaje anódico por encima de este punto de polarización se corta.

Circuito de recorte de diodo de polarización positiva:

Del mismo modo, al invertir el diodo y el voltaje de polarización de la batería, cuando un diodo conduce el semiciclo negativo de la forma de onda de salida se mantiene a un nivel -VBIAS – 0.7V

Circuito de recorte de diodo de polarización negativa:

Se puede lograr un recorte de diodo variable o un nivel de limitación de diodo variando el voltaje de polarización de los diodos. Si se recortan los semiciclos positivo y negativo, se utilizan dos diodos de recorte polarizados. Pero para el recorte de diodo positivo y negativo, el voltaje de polarización no necesita ser el mismo. El voltaje de polarización positivo podría estar en un nivel, por ejemplo 4 voltios, y el voltaje de polarización negativo en otro, por ejemplo 6 voltios.