Circuitos Sujetadores (Clampers) — Restauradores de CC para Video Compuesto

Los sujetadores, o restauradores de CC, son dispositivos simples pero potentes que desplazan el pico de una forma de onda a un nivel de CC predeterminado. La topología típica consiste en un capacitor en serie con un diodo y una referencia de CC. Cuando la señal de entrada excede la carga almacenada en el capacitor, el diodo conduce, limitando el pico al nivel deseado. Quitar el diodo convierte la red en un capacitor de acoplamiento simple sin acción de sujeción.

¿Qué es Voltaje de Sujeción?

El voltaje de sujeción es el valor de CC al que se limita el pico de una forma de onda. En un sujetador estándar con diodo de silicio, la sujeción práctica es la caída directa del diodo (≈0,7 V) arriba o abajo de la referencia. Por ejemplo, con referencia 0 V el pico positivo se sujeta a +0,7 V.

Cómo Opera un Sujetador

Considere una fuente sinusoidal de 5 V pico (V(4)) alimentando un sujetador como se muestra en Figura (a). Durante el primer semiciclo positivo el diodo conduce, cargando el capacitor de modo que su nodo izquierdo sube a +5 V (≈+4,3 V tras la caída del diodo). El nodo derecho entonces se sitúa a –5 V respecto a tierra. Cuando el voltaje de la fuente vuelve a subir sobre el voltaje almacenado en el capacitor, el diodo conduce de nuevo, manteniendo el pico positivo de la salida sin exceder 0 V. El pico negativo, sin embargo, oscila a –5 V, así la forma de onda se desplaza efectivamente hacia arriba por 5 V.

Variantes:

• Figura (b): Diodo invertido — pico negativo sujeto a 0 V.
• Figura (c): Diodo atado a referencia de 5 V — pico negativo sujeto a 5 V (≈4,3 V con caída de diodo).

Modelo SPICE para las tres configuraciones:

 *SPICE 03443.eps V1 6 0 5 D1 6 3 diode C1 4 3 1000p D2 0 2 diode C2 4 2 1000p C3 4 1 1000p D3 1 0 diode V2 4 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end 

Explicación de nodos: V(4) es la fuente de 5 V pico; V(1) es la salida de Figura (a); V(1,4) es el voltaje CC en el capacitor de Figura (a); V(2) es la salida de Figura (b); V(3) es la salida de Figura (c).

Cambiar la referencia CC (ej. de 5 V a 10 V) simplemente eleva el nivel sujeto; la amplitud de la forma de onda permanece inalterada. Aumentar la amplitud de la onda senoidal (de 5 V a 7 V) aumenta la amplitud de salida pero el pico sujeto se mantiene en la referencia.

Circuitos Sujetadores como Restauradores de CC

En sistemas de video compuesto (NTSC), los pulsos de sincronía deben permanecer en un nivel fijo de modulación 100 % sin importar el brillo de la imagen. Un sujetador, actuando como restaurador de CC, sujeta la parte superior de los pulsos de sincronía a un voltaje de referencia que representa modulación completa, previniendo deriva causada por contenido de video variable.

Puntos clave:

• Un capacitor de acoplamiento solo produce una señal centrada en su nivel CC promedio (usualmente 0 V).
• Un sujetador añade una referencia CC y un diodo, sujetando un pico y desplazando la forma de onda.
• Aplicaciones comunes incluyen restaurar niveles de sincronía en video compuesto.

Hoja de trabajo relacionada: Hoja de Trabajo: Circuitos Recortadores y Sujetadores