クリッパーとクランパーの種類と用途

典型的な エレクトロニクスのプロジェクト 異なる電気信号範囲で動作するため、これらの場合 電子回路 、目的の出力を得るために、信号を特定の範囲に維持することを目的としています。期待される電圧レベルで出力を受け取るために、電気領域に多用途のツールがあり、それらはクリッパーとクランパーと呼ばれます。この記事では、クリッパーとクランパーの明確な説明、それらの違い、および予想される電圧レベルに従ってそれらがどのように動作するかを示します。

クリッパーとクランパーとは何ですか？

電子機器のクリッパーとクランパー アナログテレビ受信機やFM送信機の操作に広く使用されています。ザ・ 可変周波数 干渉は、テレビ受信機やテレビのクランプ方式を使用して取り除くことができます。 FMトランスミッター 、ノイズピークは特定の値に制限され、それを超えると、クリッピング法を使用して過剰なピークを除去できます。

クリッパーとクランパー回路

クリッパー回路とは何ですか？

入力波形の残りの部分を変化させることなく、回路の出力を回避してプリセット値（電圧レベル）を超えるようにするために使用される電子デバイスは、 クリッパー回路。

アン 電子回路 これは、信号全体を上下にシフトして入力信号の正のピークまたは負のピークを明確な値に変更し、目的のレベルで出力信号のピークを取得するために使用されます。これはクランパー回路と呼ばれます。

以下で説明するように、クリッパーとクランパー回路にはさまざまなタイプがあります。

クリッパー回路の働き

クリッパー回路は、両方を利用して設計できます。 線形および非線形要素 といった 抵抗器 、ダイオード、または トランジスタ 。これらの回路は、要件に応じて入力波形をクリッピングし、波形を送信するためにのみ使用されるため、コンデンサのようなエネルギー蓄積要素は含まれていません。一般に、クリッパーは、シリーズクリッパーとシャントクリッパーの2つのタイプに分類されます。

シリーズクリッパー

シリーズクリッパーは、次のようにシリーズネガティブクリッパーとシリーズポジティブクリッパーに再び分類されます。

シリーズネガティブクリッパー

上の図は、一連のネガティブクリッパーとその出力波形を示しています。正の半サイクルの間、ダイオード（理想ダイオードと見なされます）は順方向にバイアスされて現れ、入力の正の半サイクル全体が出力波形として並列に接続された抵抗の両端に現れるように導通します。

負の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスされます。抵抗の両端に出力は表示されません。このように、入力波形の負の半サイクルをクリッピングするため、一連の負のクリッパーと呼ばれます。

シリーズネガティブクリッパー

ポジティブVrを備えたシリーズネガティブクリッパー

正の基準電圧を持つ直列の負のクリッパーは、直列の負のクリッパーに似ていますが、この場合、正の基準電圧が抵抗と直列に追加されます。正の半サイクルの間、ダイオードは、そのアノード電圧値がカソード電圧値を超えた後にのみ導通を開始します。カソード電圧がリファレンス電圧と等しくなるため、抵抗の両端に現れる出力は上図のようになります。

ポジティブVrのシリーズネガティブクリッパー

負の基準電圧を持つ直列の負のクリッパーは、正の基準電圧を持つ直列の負のクリッパーに似ていますが、ここでは正のVrの代わりに、負のVrが抵抗と直列に接続されているため、ダイオードのカソード電圧が負の電圧になります。 。

したがって、図に示すように、正の半サイクルの間、入力全体が抵抗の両端の出力として表示され、負の半サイクルの間、入力値が負の基準電圧より低くなるまで入力が出力として表示されます。

ネガティブVrを備えたシリーズネガティブクリッパー

シリーズポジティブクリッパー

直列正クリッパー回路は図のように接続されています。正の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスになり、抵抗の両端に出力は生成されません。負の半サイクルの間、ダイオードは導通し、入力全体が抵抗の両端の出力として表示されます。

シリーズポジティブクリッパー

ネガティブVrを備えたシリーズポジティブクリッパー

これは、抵抗と直列の負の基準電圧に加えて、直列の正のクリッパーに似ています。ここでは、正の半サイクル中に、出力が抵抗の両端に負の基準電圧として表示されます。

ネガティブVrを備えたシリーズポジティブクリッパー

負の半サイクルでは、上図に示すように、負の基準電圧よりも大きい値に達した後に出力が生成されます。

ポジティブVrのシリーズポジティブクリッパー

負の基準電圧の代わりに、正の基準電圧を接続して、正の基準電圧を持つ直列の正のクリッパーを取得します。正の半サイクルの間、基準電圧は抵抗の両端の出力として表示され、負の半サイクルの間、入力全体が抵抗の両端の出力として表示されます。

シャントクリッパー

シャントクリッパーは、シャントネガティブクリッパーとシャントポジティブクリッパーの2種類に分類されます。

シャントネガティブクリッパー

シャントネガティブクリッパーは上図のように接続されています。正の半サイクルの間、入力全体が出力であり、負の半サイクルの間、ダイオードが導通して、入力から出力が生成されません。

シャントネガティブクリッパー

ポジティブVrのシャントネガティブクリッパー

図に示すように、直列の正の基準電圧がダイオードに追加されます。正の半サイクルの間、入力は出力として生成され、負の半サイクルの間、正の基準電圧は以下に示すように出力電圧になります。

ポジティブVrでネガティブクリッパーをシャント

ネガティブVrでネガティブクリッパーをシャント

正の基準電圧の代わりに、負の基準電圧がダイオードと直列に接続され、負の基準電圧を持つシャント負クリッパーを形成します。次の図に示すように、正の半サイクルでは入力全体が出力として表示され、負の半サイクルでは基準電圧が出力として表示されます。

ネガティブVrでネガティブクリッパーをシャント

シャントポジティブクリッパー

下の図に示すように、正の半サイクルの間、ダイオードは導通モードにあり、出力は生成されません。負の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスであるため、入力全体が出力として表示されます。

シャントポジティブクリッパー

ネガティブVrでポジティブクリッパーをシャント

正の半サイクルの間、ダイオードと直列に接続された負の基準電圧が出力として現れ、負の半サイクルの間、入力電圧値が負の基準電圧より大きくなるまでダイオードが導通し、対応する出力が生成されます。

ポジティブVrのシャントポジティブクリッパー

正の半サイクルの間、ダイオードは導通して正の基準電圧を出力電圧として表示し、負の半サイクルの間、ダイオードが逆バイアスされているため、入力全体が出力として生成されます。

正と負のクリッパーに加えて、以下で説明するように、正と負の両方の半サイクルをクリッピングするために使用される複合クリッパーがあります。

基準電圧Vrの正負クリッパー

回路は図のように基準電圧Vrで接続されています。 ダイオードD1＆D2 。正の半サイクルの間、ダイオードD1が導通し、D1と直列に接続された基準電圧が出力の両端に現れます。

負のサイクル中、ダイオードD2が導通し、D2の両端に接続された負の基準電圧が対応する出力として表示されます。

両方の半波をクリッピングすることによるクリッパー回路

両方の半波をクリッピングすることによるクリッパー回路については、以下で説明します。

ポジティブハーフサイクルの場合 です

ここで、D1ダイオードのカソード側は正のDC電圧に接続され、アノードは変化する正の電圧を受け取ります。同様に、D2ダイオードのアノード側は負のDC電圧に接続され、カソード側は変化する正の電圧を受け取ります。正の半サイクルの時点で、D2ダイオードは完全に逆バイアス状態になります。ここで、方程式は次のように表されます。

ダイオードが逆バイアス状態のときに入力電圧がVdc1 + Vd1未満の場合、出力電圧はVin（入力電圧）になります。

D1が順方向バイアス状態でD2が逆方向バイアス状態のときに入力電圧がVdc1 + Vd1より大きい場合、出力電圧はVdc1 + Vd1になります。

負の半サイクルの場合

ここで、D1ダイオードのカソード側は正のDC電圧に接続され、アノードはさまざまな負の電圧を受け取ります。同様に、D2ダイオードのアノード側は負のDC電圧に接続され、カソード側はさまざまな負の電圧を受け取ります。正の半サイクルの時点で、D2ダイオードは完全に逆バイアス状態になります。ここで、方程式は次のように表されます。

ダイオードが逆バイアス状態のときに入力電圧がVdc2 + Vd2未満の場合、出力電圧はVin（入力電圧）になります。

D2が順バイアス状態でD1が逆バイアス状態のときに入力電圧がVdc2 + Vd2より大きい場合、出力電圧は（-Vdc2 – Vd2）になります。

両方の半波をクリッピングするクリッパー回路では、正と負のクリッピング範囲を別々に変更できます。つまり、+ veと-veの電圧レベルが異なる可能性があります。これらは、並列依存クリッパー回路とも呼ばれます。これは、互いに反対の方法で接続された2つの電圧源と2つのダイオードを使用して動作します。

両方の半波をクリッピングする

ツェナーダイオードを介したクリッピング

これは他のタイプのクリッピング回路です

ここで、ツェナーダイオードはバイアスダイオードクリッピングとして機能し、バイアス電圧はダイオードブレークダウン状態の電圧と同じです。このタイプのクリッピング回路では、+ ve半サイクルの時点で、ダイオードは逆バイアス状態にあり、信号はツェナー電圧の状態でクリッピングします。

また、-ve半サイクルの時点で、ダイオードは通常、ツェナー電圧が0.7Vの状態で機能します。波形の両方の半サイクルをクリップするために、ダイオードは背中合わせのダイオードのように接続されます。

Meany by Clamperとは何ですか？

クランパー回路はDC復元器とも呼ばれます。これらの回路は、波形の形状に影響を与えることなく、印加された波形をDC基準電圧のレベルより上または下にシフトするために特に使用されます。このシフトは、適用される波のVdcレベルを変更する傾向があります。波のピークレベルは、 ダイオードクランパー したがって、これらはレベルシフターとも呼ばれます。これに関して、クランパー回路は主に正と負のクランパーに分類されます。

クランパー回路の動作

信号の正または負のピークは、クランプ回路を使用して目的のレベルに配置できます。クランパーを使用して信号のピークのレベルをシフトできるため、レベルシフターとも呼ばれます。

クランパー回路は、 コンデンサ 負荷の両端に並列に接続されたダイオード。クランパー回路は、コンデンサーの時定数の変化に依存します。コンデンサは、ダイオードの導通中にコンデンサが急速に充電するのに十分でなければならず、ダイオードの非導通期間中にコンデンサが急激に放電しないように選択する必要があります。クランパーは、クランプ方法に基づいて正と負のクランパーに分類されます。

ネガティブクランパー

正の半サイクルの間、入力ダイオードは順方向バイアスにあり、ダイオードが導通すると、コンデンサが充電されます（入力電源のピーク値まで）。負の半サイクルの間、逆方向は導通せず、出力電圧は入力電圧とコンデンサの両端に蓄積された電圧の合計に等しくなります。

ネガティブクランパー

正のVrで負のクランパー

負のクランパーに似ていますが、出力波形は正の基準電圧によって正の方向にシフトします。正の基準電圧がダイオードと直列に接続されているため、正の半サイクル中、ダイオードが導通していても、出力電圧は基準電圧と等しくなるため、下図に示すように、出力は正の方向にクランプされます。 。

正のVrで負のクランパー

ネガティブVrのネガティブクランパー

上図に示すように、基準電圧の方向を反転させることにより、負の基準電圧がダイオードと直列に接続されます。正の半サイクル中、カソードの基準電圧がゼロとアノード電圧の基準電圧よりも低いため、ダイオードはゼロの前に導通を開始します。したがって、波形は基準電圧値によって負の方向にクランプされます。 。

ネガティブVrのネガティブクランパー

ポジティブクランパー

ネガティブクランパー回路とほぼ同じですが、ダイオードは反対方向に接続されています。正の半サイクルの間、出力端子間の電圧は、入力電圧とコンデンサ電圧の合計に等しくなります（コンデンサは最初は完全に充電されていると見なされます）。

ポジティブクランパー

入力の負の半サイクル中に、ダイオードは導通を開始し、コンデンサをそのピーク入力値まで急速に充電します。したがって、波形は上に示すように正の方向にクランプされます。

正のVrを備えた正のクランパー

回路に示されているように、正の基準電圧が正のクランパーのダイオードと直列に追加されます。入力の正の半サイクルの間、ダイオードは最初のように導通し、供給電圧はアノードの正の基準電圧よりも低くなります。

正のVrを備えた正のクランパー

カソード電圧がアノード電圧よりも高くなると、ダイオードは導通を停止します。負の半サイクルの間、ダイオードは導通してコンデンサを充電します。図のように出力が生成されます。

負のVrで正のクランパー

基準電圧の方向が逆になり、ダイオードと直列に接続されて負の基準電圧になります。正の半サイクルの間、ダイオードは非導通になり、出力はコンデンサ電圧と入力電圧に等しくなります。

負のVrで正のクランパー

負の半サイクルの間、ダイオードは、カソード電圧値がアノード電圧より低くなった後にのみ導通を開始します。したがって、出力波形は上図のように生成されます。

オペアンプを使用したクリッパーとクランパー

したがって、オペアンプに基づいて、クリッパーとクランパーは主に2つのタイプに分類され、それらは正と負のタイプです。の操作を教えてください オペアンプを使用したクリッパーとクランパー 。

オペアンプを使用したクリッパー

以下の回路では、Vt電圧の正弦波がオペアンプの非反転端に印加され、R2値を変更することでVref値を変更できます。ポジティブクリッパーの操作は次のように説明されます。

• Vi（入力電圧）がVrefのそれよりも小さい場合、D1の導通が発生し、回路は電圧フォロワとして機能します。したがって、Voは条件Viの入力電圧と同じままです。
• Vi（入力電圧）がVrefの電圧よりも大きい場合、導通はなく、フィードバックが閉じた方法ではなかったため、回路は開ループとして機能します。したがって、Voは条件Vi> Vrefの基準電圧と同じままです。

ネガティブクリッパーの場合、操作は次のとおりです。

以下の回路では、Vt電圧の正弦波がオペアンプの非反転端に印加され、R2値を変更することでVref値を変更できます。

• Vi（入力電圧）がVrefのそれよりも大きい場合、D1の導通が発生し、回路は電圧フォロワとして機能します。したがって、Voは条件Vi> Vrefの入力電圧と同じままです。
• Vi（入力電圧）がVrefの電圧よりも低い場合、導通はなく、フィードバックが閉じた方法ではなかったため、回路は開ループとして機能します。したがって、Voは条件Viの基準電圧と同じままです。

オペアンプを使用したクランパー

ポジティブクランパー回路の動作は次のように説明されます。

ここでは、コンデンサと抵抗を使用して、オペアンプの反転端に正弦波を印加します。これは、AC信号がオペアンプの反転端子に印加されることに対応します。一方、Vrefはオペアンプの非反転端に適用されます。

Vrefのレベルは、R2の値を変更することで選択できます。ここで、Vrefは正の値であり、出力はVi + Vrefです。これは、クランパー回路が出力を生成し、ViがVrefを基準電圧として上向きに垂直方向にシフトすることに対応します。

また、負のクランパー回路では、コンデンサと抵抗を使用して、オペアンプの反転端に正弦波が印加されます。これは、AC信号がオペアンプの反転端子に印加されることに対応します。一方、Vrefはオペアンプの非反転端に適用されます。

Vrefのレベルは、R2の値を変更することで選択できます。ここで、Vrefは負の値であり、出力はVi + Vrefです。これは、クランパー回路が出力を生成し、ViがVrefを基準電圧として垂直方向に下向きにシフトすることに対応します。

クリッパーズとクランパーズの違い

このセクションでは、 クリッパー回路とクランパー回路の主な違い

クリッパーとクランパーの用途

ザ・ クリッパーの用途 は：

• これらは、合成画像信号から同期信号を分離するために頻繁に使用されます。
• 直列クリッパーを使用することにより、FMトランスミッターで特定のレベルを超える過度のノイズスパイクを制限またはクリップすることができます。
• 新しい波形の生成または既存の波形の整形には、クリッパーが使用されます。
• ダイオードクリッパーの一般的な用途は、誘導性負荷の両端に並列に接続されたフリーホイールダイオードとして、トランジスタを過渡現象から保護することです。
• よく使う 半波整流器 電源キットのクリッパーの典型的な例です。入力の正または負の半波をクリップします。
• クリッパーは、電圧リミッターおよび振幅セレクターとして使用できます。

ザ・ クランパーの用途 は：

• テレビクランパーの複雑な送信機と受信機の回路は、 ベースラインスタビライザー 輝度信号のセクションをプリセットレベルに定義します。
• クランパーは、波形を固定DC電位にクランプするため、直流復元器とも呼ばれます。
• これらは、テスト機器、ソナー、および レーダーシステム 。
• の保護のために アンプ 大きな誤った信号から、クランパーが使用されます。
• クランパーは歪みを取り除くために使用できます
• オーバードライブ回復時間を改善するために、クランパーが使用されます。
• クランパーは、電圧ダブラまたは 電圧マルチプライヤ 。

これらはすべて、クリッパーとクランパーの両方の詳細なアプリケーションです。

クリッパーとクランパー回路は、波形を必要な形状と指定された範囲に成形するために使用されます。この記事で説明するクリッパーとクランパーは、ダイオードを使用して設計できます。他に何か知っていますか 電気および電子要素 どれで バリカン とクランパーを設計することができますか？この記事を深く理解している場合は、フィードバックを提供し、質問やアイデアをコメントとして以下のセクションに投稿してください。