Detector de clipping

Esta vez vengo a mostrarles algo simple pero efectivo, aunque no tan efectivo como me gustaria, se trata de un detector de clipping extraído del libro el gran Douglas Self ¹ .

Este circuito ofrece la posibilidad de detectar cuando se produce un exceso de señal de entrada que provoca distorsión.

Pie de imagen:Figura 1. Circuito detector de clipping

Simulación del circuito

El circuito mostrado en la Figura 1 Se trata de un detector de clipping múltiple, es decir para 3 vías, yo lo he simplificado en solo una, pero en principio es lo mismo.

Pie de imagen:Figura 2. Circuito de una via en kicad

Cuando la señal supera los 10Vpp se activa el LED D4, si, si.. ya se que 10V es mucho, lo coloque asi por calcar los valores el Self. el capacitor C1, cumple una función interesante que permite que el led parpadee o no, si no se coloca C1 la señal del LED se vera asi:

Pie de imagen:Figura 3. Voltaje del LED D4 sin el capacitor C1

Personalmente lo prefiero de esta forma, es más alarmante, si se coloca el capacitor C1 la señal tiende a volverse continua y la salida sera un voltaje constante lo que dará una luz sin parpadeo.

Pie de imagen:Figura 4. Voltaje del diodo con C1 instalado

En cuanto al amplificador operacional Self recomienda un OPAMP con transistores mosfet, algo así como un TL072 o TL082, por su alta impedancia de entrada y esas cosas.

Bueno, casi lo olvido, D1 y D2 se usa para poder detectar picos positivos y negativos y también se usa alimentación simétrica para evitar inyectar ruido al plano de tierra.

Bueno ahora si, lo más complicado....

¿Cómo configurar un valor de voltaje personalizado?

Recordemos que según la simulación este circuito comienza "clippear" cuando el voltaje supera los 10Vpp, yo pienso que eso no esta bien, no se ustedes, la cuestión es, ¿cómo hacemos si quiero que funcione en otro nivel de tensión?.

Pie de imagen:Figura 5. La curva roja, representa el voltaje de salida cuando la señal de entrada mide 5Vpp

Condiciones iniciales

Lo primero que debemos considerar es el estado estable del circuito, es decir, donde no hay clipping, de esta forma podemos saber que voltaje hay la entrada inversora y no inversora del opamp, para esto se hace un simulación de punto de operación.

Pie de imagen:Figura 6. Simulacion del circuito en punto de operación

Podemos ver que el voltaje en la entrada inversora del opamp es más positiva que el voltaje en la entrada no inversora, por esta razón la salida del opamp refleja el voltaje negativo.

Realmente deducir el circuito resultó ser muy aburrido como para explicarlo aquí, sin embargo, si quieres modificar el valor del umbral puedes Cambiar el valor de R6, por ejemplo si R6 es igual a 87K, el voltaje para el clipping está alrededor de los 8 Vpp.

Bueno sin mas que decir, les comparto el repositorio para que descarguen el circuito y jueguen con la simulación.

Clipping-dectector

Referencias