ダイオードクリッパー回路：設計とデモンストレーション

名前が示すように、クリッパー回路は、波形の残りの部分を歪ませることなく、入力信号の一部を「クリップ」するために使用されます。波形整形回路です。これは、入力信号が予想よりも高い値の電圧に達する回路で非常に役立ちます。これらの回路は、ダイオードの構成や機能に応じてさまざまな方法で実装できます。

クリッピングは、ダイオードの構成を変更することにより、正または負のサイクルのいずれかで行われます。したがって、どのサイクルがクリップされているかに応じて、正または負のクリッパーがあります。ここでは、オシロスコープを使用して、さまざまな種類のバリカンについて説明し、デモンストレーションします。

バリカンの主な種類は次のとおりです。

1. シリーズポジティブクリッパー
2. バイアス電圧付きシリーズポジティブクリッパー
3. シリーズネガティブクリッパー
4. バイアス電圧付きシリーズネガティブクリッパー
5. シャントポジティブクリッパー
6. バイアス電圧のシャントポジティブクリッパー
7. シャントネガティブクリッパー
8. バイアス電圧を備えたシャントネガティブクリッパー
9. コンビネーションクリッパー

1.シリーズポジティブクリッパー

名前が示すように、この回路は入力信号の正の半サイクルを切り取ります。次の図に示すように、ダイオードは出力と直列に接続されています。

回路を設計するには、上の回路図に従ってください。まず、トランスの12V端子をダイオードの負の端に接続し、10Kの抵抗をダイオードの正の端に接続してから、トランスの0V端子を抵抗のもう一方の端に接続します。次に、オシロスコープの最初のチャネルを入力側に接続し、2番目のチャネルを出力側に接続します。トランスとオシロスコープの電源を入れます。そして、出力信号の正の半サイクルが切り取られているのがわかります。

正の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスになっているため、出力電圧はありません。負の半サイクルの間、ダイオードは順バイアスになり、出力の両端で電圧降下が発生します。したがって、正の半サイクルが切り取られていることがわかります。

2.バイアス電圧付きの直列正クリッパー

多くの場合、信号のごく一部だけを切り取る必要があります。そのためにバイアス電圧が使用されます。したがって、バイアス電圧を抵抗に接続すると、出力電圧は入力電圧とバイアス電圧の差になります。これは、正の半分が目的の電圧レベルにクリップオフする方法です。場合あなたは、負電圧提供する（図2）を以下のように負の電圧が入力電圧と加算するので、それは負のサイクルの一部をクリップします。

3.シリーズネガティブクリッパー

名前が示すように、この回路は入力信号の負の半サイクルを切り取ります。次の図に示すように、ダイオードは出力と直列に接続されています。

回路を設計するには、上の回路図に従ってください。まず、トランスの12V端子をダイオードの正の端に接続し、10Kの抵抗をダイオードの負の端に接続してから、トランスの0V端子を抵抗のもう一方の端に接続します。次に、オシロスコープの最初のチャネルを入力側に接続し、2番目のチャネルを出力側に接続します。トランスとオシロスコープの電源を入れます。そして、出力信号の負の半サイクルが切り取られているのがわかります。

正の半サイクルの間、ダイオードは順方向バイアスにあるため、出力の両端で電圧降下が発生し、負の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスになり、出力の両端に出力電圧はありません。したがって、負の半サイクルが切り取られていることがわかります。

4.バイアス電圧付きの直列負クリッパー

これは、シリーズの正バイアスクリッパーと同じ原理で機能します。ただし、ここでは、正のバイアス電圧が入力電圧に追加されるため、負のバイアス電圧を使用して信号の負の部分をクリップします。

5.シャントポジティブクリッパー

シャント/パラレルクリッパーダイオードは出力側に接続され、抵抗が入力側に接続されています。出力がダイオードと並列に展開されるため、並列と呼ばれます。回路図を以下に示します。

回路を設計するには、上記の回路図に従ってください。まず、トランスの12V端子を10K抵抗に接続し、ダイオードの正の端をこの抵抗に接続してから、トランスの0V端子をダイオードの負の端に接続します。次に、オシロスコープの最初のチャネルを入力側に接続し、2番目のチャネルを出力側に接続します。トランスとオシロスコープの電源を入れます。そして、出力信号の正の半サイクルが切り取られているのがわかります。

正の半サイクルの間、ダイオードは順方向バイアスになっているため、短絡として機能し、短絡の場合の出力電圧はありません。ここで、負の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスになり、開回路として機能し、出力電圧は入力電圧と等しくなります。したがって、正の半サイクルが切り取られていることがわかります。

6.バイアス電圧のシャントポジティブクリッパー

このタイプのクリッパーも前述のバイアスクリッパーと同じように機能しますが、今回はバイアス電圧がダイオードに接続されています。したがって、正のバイアスでは、正の部分のみがクリップされますが、負のバイアスでは、下の図に示すように、負の半サイクルの一部もクリップされます。

7.シャントネガティブクリッパー

このフィルターはシャントポジティブクリッパーと同じように設計されていますが、ダイオードだけが逆に接続されています。回路図を以下に示します。

まず、トランスの12V端子を10K抵抗に接続し、ダイオードの負の端をこの抵抗に接続してから、トランスの0V端子をダイオードの正の端に接続します。次に、オシロスコープの最初のチャネルを入力側に接続し、2番目のチャネルを出力側に接続します。トランスとオシロスコープの電源を入れます。そして、出力信号の負の半サイクルが切り取られているのがわかります。

正の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスになっているため、開回路として機能し、出力電圧は入力電圧と等しくなります。ここで、負の半サイクルの間、ダイオードは順方向バイアスになり、短絡として機能し、短絡の場合の出力電圧はありません。したがって、負の半サイクルが切り取られていることがわかります。

8.バイアス電圧のあるシャントネガティブクリッパー

それらも直列の負バイアスクリッパーに似ていますが、今回は電圧がダイオードに接続されています。負のサイクルでクリッピングを実現するには負のバイアス電圧を使用し、正のサイクルでクリッピングを実現するには正のバイアスを使用する必要があります。

9.コンビネーションクリッパー

これらのクリッパーは、正と負の両方のサイクルをあるレベルまでクリップするために使用されます。これを実現するために、2つのダイオードが反対方向に使用されます。クリッピングを調整するために、バイアス電圧を印加して、入力電圧とバイアス電圧の間の電圧差に対してクリッピングが行われるようにすることができます。回路図を以下に示します。

上記の回路図に従ってください。この回路は上記の並列/シャント回路と同じですが、ここでは2つのダイオードを使用しました。バイアス電圧を使用せずに回路を作成したので、出力では両方のサイクルがクリップオフされます。

正の半サイクルの間、D2は順方向にバイアスされ、D1は逆方向にバイアスされます。したがって、D2は短絡になり、D1は開回路になります。同様に、負の半サイクルの場合、上記の条件の逆が発生します。ただし、出力は電圧差レベルになり、バイアス電圧を使用していないため、両方のサイクルがクリップオフされます。