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B2 · Diodos

Recorte y fijación: dar forma a ondas con un diodo

Reconfigura una señal con una sola válvula de un sentido. Ajusta el recorte, que corta los picos, y luego sigue al mismo diodo hasta la fijación, que desplaza la línea base.

Baja el umbral y corta los picos

La curva tenue es la entrada y la gruesa es la salida. Baja el umbral del diodo y la parte que lo supera se corta, aplanando los picos.

Umbral de recorte VclipVclip = 0.95
Pico de salida
Vout = Vin
El umbral está por encima de los picos. El diodo nunca conduce, así que la salida es igual a la entrada.
Sin recorte

Un diodo en paralelo fija los picos

Coloca un diodo en paralelo con la señal y ata su otro extremo a un voltaje de referencia. Cuando la entrada supera esa referencia más el umbral del diodo, el diodo conduce, pasa una gran corriente y fija la salida en ese valor. Por encima, por más que suba la entrada, la salida no puede seguir y se corta. Esto es el recorte.

Añade un capacitor en serie y fija el nivel

Esta vez pon el diodo en serie con la señal y combínalo con un capacitor. En el primer pico el diodo conduce y el capacitor se carga hasta ese pico; cuando el diodo se apaga, atrapa esa carga y suma un voltaje de CC constante a la señal. Así la forma de la onda se mantiene, pero todo se desplaza arriba o abajo en bloque. Desplazar la línea base sin cortar nada es la fijación.

La curva tenue es la entrada, la gruesa la salida fijada. Misma forma, solo ha subido la línea base.

Una válvula, dos usos

Tanto el recorte como la fijación son, al final, el mismo acto de un diodo fijando un voltaje en su umbral. En paralelo con la señal limita lo que sube por encima, poniendo un tope; con un capacitor en serie suma como CC el voltaje una vez fijado, desplazando la línea base. Qué se corta o se desplaza lo fijan el voltaje de referencia y el sentido del diodo.

ObservaVout = min(Vin, Vclip)
Un recortador ideal corta la salida en el umbral.
EligeVclip = Vref + ?
El umbral real es la referencia más la caída del diodo.
CompletaVout = Vin + ?
La fijación suma una CC constante a la entrada.
Por tu cuentaVdc ≈ ?
La CC añadida es el pico al que se cargó el capacitor.

De vuelta a la primera pantalla

Cuanto más bajo pones el umbral, más se cortan los picos y más plano queda lo alto de la salida. Esa línea plana es el rastro del diodo que conduce y fija la salida en un valor. Añade un capacitor en serie y esa misma fijación levanta toda la onda en lugar de cortarla. Al final, recorte y fijación son dos caras de un mismo hecho: un diodo fija un voltaje en su umbral. La válvula de un sentido de B1 se vuelve así una herramienta que da forma a las señales.

El recorte usa un diodo en paralelo con la señal para cortar la parte por encima de un umbral, poniendo un tope (Vout = min(Vin, Vclip)). La fijación usa un diodo con un capacitor en serie para sumar una CC constante y desplazar la línea base manteniendo la forma (Vout = Vin + Vdc). Ambas son dos usos de un principio: una válvula de un sentido que fija un voltaje en su umbral.

Lo que sigue

Hasta ahora el diodo trabajó en directo. La siguiente unidad lo empuja a propósito hondo en inverso, para conocer el diodo Zener, que a cierto voltaje rompe de golpe, pasa corriente y sostiene ese voltaje con firmeza. Donde la fijación desplazó la línea base, el Zener fija el voltaje de salida mismo: una herramienta de regulación.