クランプ回路とは AC 信号に DC レベルを追加する回路を指します。 実際には、クランプ回路を使用して、信号の正と負のピークを任意のレベルに配置することができます。
クランパー回路は、コンデンサなどのエネルギー蓄積素子で構成されています。
クランパー回路は、コンデンサー、ダイオード、抵抗、および必要に応じて直流バッテリーで構成されます。
クランパー回路は、ダイオード、抵抗、コンデンサーからなる回路として定義でき、実際に適用した信号の外観を変更せずに波形を望ましい DC レベルにシフトさせます。
In order to maintain the time period of the wave form, the tau must be greater than, half the time period (discharging time of the capacitor should be slow.)
$$\tau = Rc$$
Where
- R is the resistance of the resistor employed
- C is the capacitance of the capacitor used
The time constant of charge and discharge of the capacitor determines the output of a clamper circuit.
-
In a clamper circuit, a vertical shift of upward or downward takes place in the output waveform with respect to the input signal.
-
The load resistor and the capacitor affect the waveform. So, the discharging time of the capacitor should be large enough.
The DC component present in the input is rejected when a capacitor coupled network is used (as a capacitor blocks dc). Hence when dc needs to be restored, clamping circuit is used.
Types of Clampers
There are few types of clamper circuits,
- 正クランパー
- 正の$V_r$を持つ正クランパー
- 負の$V_r$を持つ正クランパー
- 負の 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
これらを詳細に見ていきましょう。
正クランパ回路
クランプ回路はDCレベルを回復させるものです。
ダイオード、抵抗、およびコンデンサーで構成され、出力信号を入力信号の正の部分に移動させる回路を、ポジティブ クランパー回路と呼びます。
入力が与えられた当初は、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がかかっています。 この時点では出力は考慮されていません。 負の半サイクルの間、ピーク値で、コンデンサは、一方のプレートに負、他方のプレートに正で充電されます。 これでコンデンサはピーク値$V_{m}$まで充電されたことになる。
次の正の半サイクルでは、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になり開回路になります。 このときの出力は
$V_{0}=V_{i}+V_{m}$
したがって、信号は上図のように正にクランプされます。
正の Vr を持つ正のクランパー
正のクランパー回路は、ある正の基準電圧でバイアスされると、その電圧が出力に加えられ、クランプレベルが上がります。
正の半サイクル中、基準電圧は出力でダイオードを介して適用され、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し、したがって、それは導通しなくなります。 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，導通し始める。
負の $V_{r}$ を持つ正クランパー
正クランパー回路は、ある負の基準電圧でバイアスされると、その電圧が出力に追加されてクランプレベルが上昇します。
正の半サイクルの間、コンデンサの電圧と基準電圧は一緒に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、ダイオードは導通する。
ネガティブクランパー
ネガティブクランパー回路とは、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マイナス側にシフトさせるものです。
正の半周期にコンデンサはピーク値 $v_{m}$ まで充電されます。 ダイオードは順方向にバイアスされ、導通する。 負の半サイクルの間、ダイオードは逆バイアスされ、開回路になる。 このときの回路の出力は
$V_{0}=V_{i}+V_{m}$
したがって、信号は上図のように負にクランプされます。
正の Vr を持つネガティブクランパー
ネガティブクランパー回路は、ある正の基準電圧でバイアスされると、その電圧が出力に加えられ、クランプされたレベルが上昇します。
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なので、出力波形の一部は正レベルまで上昇します。 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 Vr を持つ負のクランパー
負のクランパー回路は、ある負の基準電圧でバイアスされると、その電圧はクランプ レベルを上げるために出力に追加されます。
ダイオードのカソードには、ゼロおよびアノード電圧よりも低い、負の基準電圧が接続されます。 したがって、ダイオードは、ゼロ電圧レベルの前に、正の半サイクルの間に導通し始める。 負の半周期の間、コンデンサにかかる電圧は出力に現れます。 このように、波形は負の部分に向かってクランプされる。
Applications
There are many applications for both Clippers and Clampers such as
Clippers
- Used for the generation and shaping of waveforms
- Used for the protection of circuits from spikes
- Used for amplitude restorers
- Used as voltage limiters
- Used in television circuits
- Used in FM transmitters
Clampers
- Used as direct current restorers
- Used to remove distortions
- Used as voltage multipliers
- Used for the protection of amplifiers
- Used as test equipment
- Used as base-line stabilizer