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電子回路-クランパー回路
Clamper Circuitは、DCレベルをAC信号に追加する回路です。 実際には、クランプ回路を使用して、信号の正および負のピークを所望のレベルに配置できます。 DCレベルがシフトすると、クランパー回路は*レベルシフター*と呼ばれます。
クランパー回路は、コンデンサーなどのエネルギー貯蔵要素で構成されています。 シンプルなクランパー回路は、コンデンサ、ダイオード、抵抗器、および必要に応じてDCバッテリーで構成されます。
クランパー回路
クランパー回路は、適用される信号の実際の外観を変更せずに、波形を目的のDCレベルにシフトするダイオード、抵抗、およびコンデンサで構成される回路として定義できます。
波形の期間を維持するには、 tau を期間の半分より大きくする必要があります（コンデンサの放電時間は遅くする必要があります）。
\ tau = Rc
どこで
- Rは使用される抵抗の抵抗です
- Cは使用されるコンデンサの静電容量です
コンデンサの充電と放電の時定数によって、クランパー回路の出力が決まります。
- クランパー回路では、入力信号に対して出力波形で上下の垂直シフトが発生します。
- 負荷抵抗とコンデンサは波形に影響します。 そのため、コンデンサの放電時間は十分に長くする必要があります。
コンデンサ結合ネットワークが使用されると、入力に存在するDC成分は除去されます（コンデンサがDCをブロックするため）。 したがって、 dc を*復元*する必要がある場合、クランプ回路が使用されます。
クランパーの種類
次のようなクランパー回路にはいくつかのタイプがあります。
- ポジティブクランパー
- 正の$ V_r $を持つ正のクランパー
- 負の$ V_r $を持つ正のクランパー
- ネガティブクランパー
- 正の$ V _ \ {r} $を持つ負のクランパー
- 負の$ V _ \ {r} $を持つ負のクランパー
それらについて詳しく見ていきましょう。
ポジティブクランパー回路
クランプ回路はDCレベルを復元します。 信号の負のピークがゼロレベルより上に上がると、信号は「正にクランプされた」と言われます。
ポジティブクランパー回路は、ダイオード、抵抗、コンデンサで構成され、出力信号を入力信号の正の部分にシフトします。 以下の図は、ポジティブクランパー回路の構成を説明しています。
最初に入力が与えられたとき、コンデンサはまだ充電されておらず、ダイオードは逆バイアスされています。 この時点では、出力は考慮されません。 負の半サイクル中、ピーク値で、コンデンサは一方のプレートで負に、もう一方のプレートで正に充電されます。 これで、コンデンサはピーク値$ V _ \ {m} $に充電されます。 ダイオードは順方向にバイアスされ、大きく導通します。
次の正の半サイクル中に、コンデンサは正のVmに充電され、ダイオードは逆バイアスされて開回路になります。 この時点での回路の出力は
V _ \ {0} = V _ \ {i} + V _ \ {m}
したがって、信号は上図に示すように正にクランプされます。 出力信号は入力の変化に応じて変化しますが、入力電圧が加わると、コンデンサの電荷に応じてレベルがシフトします。
正のV〜r〜を持つ正のクランパー
正の基準電圧でバイアスされている場合、正のクランパー回路は、その電圧が出力に追加され、クランプレベルを上げます。 これを使用して、正の基準電圧を持つ正のクランパーの回路は以下のように構築されます。
正の半サイクル中、出力のダイオードを介して基準電圧が印加され、入力電圧が増加すると、ダイオードのカソード電圧がアノード電圧に対して増加するため、導通が停止します。 負の半サイクルの間、ダイオードは順方向にバイアスされ、導通し始めます。 コンデンサ両端の電圧と基準電圧が一緒になって出力電圧レベルを維持します。
負の$ V _ \ {r} $の正のクランパー
正のクランパー回路は、負の基準電圧でバイアスされている場合、その電圧が出力に追加され、クランプレベルが上昇します。 これを使用して、正の基準電圧を持つ正のクランパーの回路は以下のように構築されます。
正の半サイクルの間、コンデンサの両端の電圧と基準電圧が一緒になって出力電圧レベルを維持します。 負の半サイクルの間、カソード電圧がアノード電圧より低くなると、ダイオードが導通します。 これらの変更により、出力電圧は上図のようになります。
ネガティブクランパー
ネガティブクランパー回路は、ダイオード、抵抗、コンデンサで構成され、出力信号を入力信号の負の部分にシフトする回路です。 次の図は、負のクランパー回路の構成を説明しています。
正の半サイクル中に、コンデンサはピーク値$ v _ \ {m} $に充電されます。 ダイオードは順方向にバイアスされ、導通します。 負の半サイクル中、ダイオードは逆バイアスになり、開回路になります。 この時点での回路の出力は
V _ \ {0} = V _ \ {i} + V _ \ {m}
したがって、上図に示すように、信号は負にクランプされます。 出力信号は入力の変化に応じて変化しますが、入力電圧が加わると、コンデンサの電荷に応じてレベルがシフトします。
正のV〜r〜を持つ負のクランパー
負のクランパー回路は、正の基準電圧でバイアスされている場合、その電圧が出力に追加され、クランプレベルが上昇します。 これを使用して、正の基準電圧を持つ負のクランパーの回路は以下のように構築されます。
出力電圧は負にクランプされますが、印加された基準電圧が正であるため、出力波形の一部が正レベルに上昇します。 正の半サイクルの間、ダイオードは導通しますが、出力は印加された正の基準電圧に等しくなります。 負の半サイクルの間、ダイオードは開回路として機能し、コンデンサ両端の電圧が出力を形成します。
ネガティブV〜r〜のネガティブクランパー
負の基準電圧でバイアスされている場合、負のクランパー回路は、その電圧が出力に追加され、クランプされたレベルを上げます。 これを使用して、負の基準電圧を持つ負のクランパーの回路は以下のように構築されます。
ダイオードのカソードは、ゼロとアノード電圧より低い負の基準電圧に接続されています。 したがって、ダイオードは、ゼロ電圧レベルの前の正の半サイクル中に導通を開始します。 負の半サイクルの間、コンデンサの両端の電圧が出力に現れます。 したがって、波形は負の部分にクランプされます。
アプリケーション
クリッパーとクランパーの両方に多くのアプリケーションがあります。
バリカン
- 波形の生成と整形に使用
- スパイクから回路を保護するために使用
- 振幅復元器に使用
- 電圧リミッターとして使用
- テレビ回線で使用される
- FMトランスミッターで使用
クランパー
- 直流復元器として使用
- 歪みを除去するために使用
- 電圧マルチプライヤとして使用
- アンプの保護に使用
- テスト機器として使用
- ベースラインスタビライザーとして使用
