Los circuitos con diodos llamados limitadores o recortadores se utilizan para eliminar partes de una señal cuando su tensión supera o queda por debajo de determinados niveles.

Otro tipo de circuito con diodo, llamado fijador o clamper, se usa para restaurar un nivel de corriente continua a una señal eléctrica.

Un limitador con diodo es un circuito que recorta una parte de la señal de entrada. Puede limitar la alternancia positiva o la alternancia negativa de una señal alterna.

Cuando la señal de entrada se hace positiva, el diodo puede quedar polarizado directamente. Si el cátodo está conectado a tierra, el ánodo no puede superar aproximadamente los 0,7 V, suponiendo que se utiliza un diodo de silicio. Por lo tanto, el punto de salida queda limitado a aproximadamente +0,7 V.

Cuando la entrada está por debajo de 0,7 V, el diodo queda polarizado inversamente y se comporta como un circuito abierto. En ese caso, la tensión de salida sigue a la parte correspondiente de la señal de entrada, con una amplitud determinada por el divisor de tensión formado por las resistencias del circuito.

Limitación de la alternancia positiva

(a) Limitación de la alternancia positiva; el diodo conduce durante la alternancia positiva.

En este caso, el diodo conduce durante la alternancia positiva de la señal de entrada. Como consecuencia, la parte positiva de la señal queda recortada aproximadamente en +0,7 V.

Limitación de la alternancia negativa

(b) Limitación de la alternancia negativa; el diodo conduce durante la alternancia negativa.

Si se invierte la posición del diodo, este conduce durante la alternancia negativa. En ese caso, la parte negativa de la señal queda recortada aproximadamente en -0,7 V.

Aplicación de un limitador

Un limitador puede utilizarse para proteger la entrada de un circuito lógico o de una computadora. Por ejemplo, una señal rectificada de media onda puede tener un valor pico demasiado alto para una entrada digital. Mediante un diodo limitador, la señal puede mantenerse por debajo de un valor seguro, evitando daños en el circuito.

En el ejemplo mostrado, la señal rectificada puede alcanzar aproximadamente 9 V, pero el circuito limitador impide que la señal aplicada a la computadora supere aproximadamente 4,7 V.

Ajuste del nivel de limitación

Figura : Limitador positivo con polarización positiva.

Para ajustar el nivel en el cual una señal de tensión será limitada, puede agregarse una tensión de polarización en serie con el diodo.

En un limitador positivo con polarización positiva, el diodo comienza a conducir cuando la tensión en el punto A alcanza aproximadamente:

V_BB + 0,7 V

Figura : Limitador positivo con polarización positiva variable.

Una vez que el diodo conduce, la tensión queda limitada a ese valor. Toda parte de la señal de entrada que supere ese nivel será recortada.

Si la tensión de polarización se aumenta o se disminuye, el nivel de recorte cambia en forma correspondiente. Por eso, usando una fuente de polarización variable, puede ajustarse el nivel de limitación de la señal.

Si se invierte la polaridad de la tensión de polarización, el circuito limita las tensiones que estén por encima de:

-V_BB + 0,7 V

En este caso, el lado positivo de la forma de onda queda limitado por encima de ese nivel.

Figura : Limitador negativo con polarización negativa.

Cuando se necesita recortar la señal por debajo de un nivel negativo determinado, el diodo y la fuente de polarización se conectan de manera que el diodo conduzca al alcanzar dicho nivel.

En este caso, el diodo comienza a conducir cuando la tensión en el punto A baja aproximadamente hasta:

-V_BB - 0,7 V

Por debajo de ese valor, la señal queda recortada.

Un limitador puede combinar un recorte positivo y un recorte negativo. En ese caso, se utilizan dos diodos con sus respectivas tensiones de polarización.

Figura : La Figura muestra un circuito que combina un limitador con polarización positiva y un limitador con polarización negativa. Determine la forma de onda de salida.

Por ejemplo, si cada fuente de polarización es de 7 V, un diodo limita la señal positiva en aproximadamente +7,7 V, mientras que el otro limita la señal negativa en aproximadamente -7,7 V.

Como resultado, toda tensión superior a +7,7 V y toda tensión inferior a -7,7 V queda recortada.

Figura : Forma de onda de salida correspondiente a la figura anterior.

Términos relacionados :

• Limitador con diodo. (Electronics | Electrical engineering; Diode limiter, diode clipper)
• Circuito recortador. (Electronics | Electrical engineering; Clipping circuit, clipper circuit)
• Circuito fijador. (Electronics | Electrical engineering; Clamping circuit, clamper)
• Restaurador de corriente continua. (Electronics | Electrical engineering; DC restorer)
• Recorte de señal. (Electronics | Signal processing; Signal clipping)
• Nivel de limitación. (Electronics | Signal processing; Limiting level, clipping level)
• Nivel de fijación. (Electronics | Signal processing; Clamping level)
• Limitador positivo. (Electronics | Electrical engineering; Positive limiter)
• Limitador negativo. (Electronics | Electrical engineering; Negative limiter)
• Polarización positiva. (Electronics | Semiconductor devices; Positive bias)
• Polarización negativa. (Electronics | Semiconductor devices; Negative bias)
• Tensión de polarización. (Electronics | Semiconductor devices; Bias voltage)
• Polarización directa. (Electronics | Semiconductor devices; Forward bias)
• Polarización inversa. (Electronics | Semiconductor devices; Reverse bias)
• Caída de tensión del diodo. (Electronics | Semiconductor devices; Diode voltage drop)
• Diodo de silicio. (Electronics | Semiconductor devices; Silicon diode)
• Alternancia positiva. (Electronics | AC circuits; Positive alternation, positive half-cycle)
• Alternancia negativa. (Electronics | AC circuits; Negative alternation, negative half-cycle)
• Forma de onda de salida. (Electronics | Signal processing; Output waveform)
• Forma de onda de entrada. (Electronics | Signal processing; Input waveform)
• Desplazamiento de nivel de continua. (Electronics | Signal processing; DC level shift)
• Capacitor de fijación. (Electronics | Capacitors; Clamping capacitor)
• Carga del capacitor. (Electronics | Capacitors; Capacitor charging)
• Descarga del capacitor. (Electronics | Capacitors; Capacitor discharging)
• Constante de tiempo RC. (Electronics | Circuit theory; RC time constant)
• Divisor de tensión. (Electronics | Circuit theory; Voltage divider)
• Resistencia de carga. (Electronics | Circuit theory; Load resistor, load resistance)
• Señal de corriente alterna. (Electronics | Signal processing; AC signal)
• Componente de corriente continua. (Electronics | Signal processing; DC component)
• Protección de entradas lógicas. (Electronics | Digital electronics; Logic input protection)

Un fijador con diodo, también llamado clamper o restaurador de corriente continua, es un circuito que agrega un nivel de tensión continua a una señal alterna.

A diferencia del limitador, que recorta parte de la señal, el fijador desplaza toda la forma de onda hacia arriba o hacia abajo sin cambiar sustancialmente su forma.

Figura : (a) El diodo conduce y carga el capacitor C.

Figura : (b) Cuando el capacitor C está cargado, actúa como una batería.

En un circuito de fijación positiva, el diodo permite que el capacitor se cargue rápidamente durante una parte del ciclo de entrada. Una vez cargado, el capacitor actúa como una fuente de tensión continua conectada en serie con la señal alterna.

Figura : (c) La tensión almacenada en el capacitor se suma a la tensión alterna de entrada.

El efecto resultante es que la tensión continua almacenada en el capacitor se suma a la señal alterna de entrada, desplazando la forma de onda hacia valores positivos.

Para que la acción de fijación sea adecuada, la constante de tiempo RC debe ser mucho mayor que el período de la señal de entrada. Generalmente se toma como mínimo unas diez veces el período de la señal.

Si se invierte la orientación del diodo, se obtiene una fijación negativa. En este caso, se agrega una tensión continua negativa a la señal de entrada, desplazando la forma de onda hacia valores negativos.

Figura : Fijación negativa (clamper negativo).

Si es necesario, el diodo también puede polarizarse para ajustar el nivel exacto de fijación.

Un circuito fijador se utilizaba frecuentemente en receptores de televisión analógica como restaurador de corriente continua.

En una señal de video compuesta, los amplificadores acoplados por capacitor pueden eliminar la componente continua. Esto provoca la pérdida de los niveles de referencia de blanco, negro y borrado.

Antes de aplicar la señal al tubo de imagen, estos niveles deben restaurarse. Para ello se emplea un circuito fijador, que restablece el nivel de continua necesario para conservar correctamente las referencias de la señal de video.