|
Met een clampschakeling kunt u de toppen of de dalen van een signaal vastleggen op een bepaalde niveau. Dat wil zeggen dat de spanning van dat signaal nooit lager of hoger kan worden dan niveau. Een op-amp is een ideale schakeling voor het maken van een clamp. |
Het principe van een clampschakeling
Wat is een clampschakeling?
Zoals in de inleiding geschreven is een clampschakeling een schakeling die een signaal vastlegt op een bepaald niveau. Als u dit wat cryptisch in de oren klinkt, moet u even een blik werpen op onderstaande figuur. Een driehoekvormige ingangsspanning wordt in een clampschakeling vergeleken met een spanning Uclamp. Zolang de ingangsspanning groter is dan de clampspanning, zal de uitgang de ingang volgen. Als de ingangsspanning kleiner wordt dan de clampspanning, zal de uitgang de clampspanning volgen. De clampschakeling legt dus een spanning vast op een bepaald niveau. De uitgangsspanning van de schakeling zal nooit onder de clampspanning kunnen zakken.
Uiteraard kunt u net zo goed een schakeling ontwerpen die omgekeerd werkt: de uitgangsspanning zal dan nooit boven de clampspanning kunnen stijgen.
 |
| De werking van een clampschakeling grafisch verduidelijkt. (© 2018 Jos Verstraten) |
Toepassingen
Het ligt voor de hand te veronderstellen dat de schakeling van de clamp veel overeenkomsten vertoont met de enkelvoudige ideale gelijkrichter. Maar voor we aan de behandeling van het schema toekomen eerst een zinvoller vraag: wat doet u met zo’n schakeling?
De onderstaande figuur geeft het antwoord. Het ingangssignaal Uin bestaat uit een reeks signaalpiekjes, met een heleboel kleinere signaaltjes er tussendoor. Met dit signaal wilt u iets doen, bijvoorbeeld het aantal pieken per seconde meten. Als u dit signaal zonder meer aan de ingang van een frequentieteller
aanbiedt, dan zou deze meter een veel te hoge frequentie registreren. Het apparaat kan immers geen onderscheid maken tussen de te tellen signaalpieken en de ruispiekjes. Door middel van het tussenschakelen van een clampschakeling met een instelbare clampdrempel kunt u de ongewenste ruispiekjes uit het uitgangssignaal filteren, zodat de frequentieteller alleen de te tellen signaalpieken registreert.
Clampkringen worden ook toegepast in de geluidselektronica, waar u er zeer vervreemdende geluidseffecten mee kunt opwekken.
 |
| Een praktische toepassing van een clampschakeling. (© 2018 Jos Verstraten) |
Zoals u ongetwijfeld verwachtte, vertoont het schema van onderstaande figuur zeer veel overeenkomsten met het schema van de ideale diode. De werking van de schakeling wordt verduidelijkt aan de hand van de grafieken van onderstaande figuur.
Stel dat de ingangsspanning kleiner is dan de referentiespanning. De negatieve ingang op de op-amp is dan negatiever dan de positieve ingang, de uitgang loopt vast tegen de positieve voedingsspanning. De diode D1 gaat bijgevolg sperren. Tussen de in- en de uitgang staat nu alleen weerstand R1 en als u de schakeling met een zeer hoge weerstand belast (zoals het geval is met uw universeelmeter), dan meet u op de uitgang dezelfde spanning als op de ingang.
Op tijdstip t1 wordt de ingangsspanning gelijk aan de clampreferentie. De negatieve ingang van de op-amp wordt positiever dan de positieve ingang, de schakeling klapt om. De uitgang wordt nu negatief, de diode gaat geleiden en de op-amp stelt de spanning op de negatieve ingang gelijk aan de spanning op de positieve ingang. De uitgang blijft op het clampniveau staan.
De schakeling werkt nu als een buffer, waarbij de uitgang en de negatieve ingang de spanning op de positieve ingang overnemen. De situatie blijft gehandhaafd tot de negatieve ingang weer lager wordt dan de positieve, de uitgang van de op-amp positief wordt, de diode spert en de op-amp in feite wordt uitgeschakeld. De uitgang is dan weer rechtstreeks verbonden met de ingang.
 |
| De eenvoudigste schakeling van een clampkring die clampt op een bovendrempel. (© 2018 Jos Verstraten) |
Experimenteer mee met deze cursus!
U kunt de experimenten die in deze cursus worden beschreven zélf uitvoeren.
Daarvoor moet u echter eerst onze 'analoge trainer' nabouwen.
De uitgebreide beschrijving van de zelfbouw van dit apparaat treft u aan op de onderstaande link:
Hobby-lab: bouw een analoge trainer
De clampkring op uw experimenteerprint
In onderstaande figuur is de schakeling getekend zoals u deze op uw experimenteerprint moet onderbrengen. U weet inmiddels zonder enige twijfel hoe u de werking van de schakeling
kunt controleren en hoe u verder met de schakeling op eigen initiatief kunt experimenteren!
U kunt bijvoorbeeld diverse clampspanningen instellen en telkens meten hoe de uitgangsspanning hierop reageert.
 |
| De clampschakeling op uw universele experimenteerprint. (© 2018 Jos Verstraten) |
|
|