以前、交流波形の正または負の部分を切り取るために使用されるクリッパー回路について学びました。今日は、波形を歪ませることなく出力信号のDCレベルをクランプするために使用されるクランパー回路について学習します。つまり、レベルシフター回路です。コンデンサ、ダイオード、抵抗を使用して設計できます。クリッパーとクランパーの違いは、クリッパー回路が波形の形状を変更するのに対し、クランパーは出力信号のDCレベルを操作するだけであるということです。
抵抗とコンデンサを選択するときは、波形の期間を維持するため、コンデンサの放電時間に注意する必要があります。コンデンサがゆっくり放電するように、それは時間の半分よりかなり大きくなければなりません。電解コンデンサは充電と放電が遅いため、クランパー回路には使用しないでください。放電時間（
t（タウ）= RC
ここで、Rは回路で使用される抵抗、Cはコンデンサの静電容量です。
クランプに基づくクランパー回路には、主に3つのタイプがあります。
- ポジティブクランパー
- ネガティブクランパー
- 偏ったクランパー
ポジティブクランパー
負のサイクルがゼロ電圧レベルを超えてクランプ/シフトすると、信号全体が正の側にシフトされるため、クランパー回路は正のクランパーと呼ばれます。設計するのは本当に簡単な回路です。以下の回路図に従う必要があります。
最初にトランスの12V（AC電源）ピンをコンデンサに接続し、次にダイオードの負の端子をコンデンサのもう一方の端子に接続し、正の端子をトランスの0Vピンに接続します。次に、10Kの抵抗をダイオードに並列に接続します。図に示すように、オシロスコープのチャネルAを入力側に接続し、チャネルBを出力側に接続します。これで、準備が整いました。トランスとオシロスコープの電源を入れ、両方のチャネルを0Vラインに調整すると、チャネルBが次のように上にシフトしていることがわかります。
中に最初の正の半サイクルダイオードが逆バイアスされ、コンデンサは、ピーク値で充電されません。しかし、負の半周期の間にダイオードは順バイアスされますと、コンデンサは、そのピーク値Vで充電さメートル。そして、出力電圧は次のようになります。
V o = V i + V m
ここでV iは入力電圧であり、VがOは出力電圧であり、V mはコンデンサが充電される最大電圧です。したがって、出力は、+ Vとによってシフトされますm個のレベル。このシフトは、コンデンサによって蓄積された電荷にのみ依存します。
ネガティブクランパー
正のサイクルがゼロ電圧レベルを下回ってクランプ/シフトすると、信号全体が負の側にシフトされるため、クランパー回路は負のクランパーと呼ばれます。ネガティブクランパーを構築するための回路図を以下に示します。
最初にトランスの12V（AC電源）ピンをコンデンサに接続し、次にダイオードの正の端子をコンデンサのもう一方の端子に接続し、負の端子をトランスの0Vピンに接続します。次に、10Kの抵抗をダイオードに並列に接続します。図に示すように、オシロスコープのチャネルAを入力側に接続し、チャネルBを出力側に接続します。これで、準備が整いました。トランスとオシロスコープの電源を入れ、両方のチャネルを0Vラインに調整すると、次の図に示すように、チャネルBが下にシフトしていることがわかります。チャネルAは黄色で、チャネルBは青色です。
中に第一正の半サイクルダイオードが順方向にバイアスされ、コンデンサは、ピーク値Vで充電を取得Mとの間に負の半サイクルダイオードが逆バイアスされ得て、開回路として作用します。したがって、出力電圧は次のようになります。
V o = V i + V m
ここでV iは入力電圧であり、VがOは出力電圧であり、V mはコンデンサが充電される最大電圧です。従って出力は-Vだけシフトしますm個が負電圧であるため、レベル。このシフトは、コンデンサによって蓄積された電荷にのみ依存します。
偏ったクランパー
バイアスされたクランパーは、前述の正および負のクランパーと何ら変わりはありません。ダイオード付きのバイアス電圧だけで構成されています。
したがって、バイアス電圧を正のクランパーに接続すると、出力電圧が追加されるだけで、バイアス電圧としてより正のレベルにシフトします。
また、バイアス電圧を負のクランパーに接続すると、出力電圧が加算され、バイアス電圧としてより負のレベルにシフトします。
ただし、負のバイアス電圧を正のクランパーに接続すると、正のレベルにシフトする代わりに、出力電圧から差し引かれるため、負のレベルにシフトすることに注意してください。
また、正のバイアス電圧を負のクランパーに接続すると、負のレベルにシフトする代わりに、出力電圧から差し引かれるため、正のレベルにシフトします。
以下の正のバイアス電圧を持つ正のクランパーを設計しました。
負のクランパーも、ダイオードとバイアス電圧を逆にするだけで同じように設計できます。
バイアス電圧は任意の値にすることができますが、入力電圧以上にしないでください。入力電圧を超えると、出力が得られないか、クランプが逆になる可能性があります。