クランパー回路——コンポジットビデオ用DCレストア
クランパー、またはDCレストア回路は、波形のピークを所定のDCレベルにシフトするシンプルかつ強力なデバイスです。典型的なトポロジーは、コンデンサとダイオードとDCリファレンスの直列接続。入力信号がコンデンサ蓄積電荷を超えるとダイオードが伝導し、ピークを望みのレベルに制限。ダイオードを除去すると、クランピング作用のない単なる結合コンデンサになります。
クランプ電圧とは？
クランプ電圧は、波形のピークが制限されるDC値です。Siダイオードを用いた標準クランパーでは、実用的なクランプはリファレンスに対するダイオード順方向降下（≈0.7 V）以上または以下。例えば、0 Vリファレンスなら正ピークが+0.7 Vでクランプされます。
クランパーの動作
5 Vピーク正弦波源（V(4)）が図(a)のクランパーに入力されるケースを考えます。最初の正半サイクルでダイオードが伝導し、コンデンサが充電されて左側ノードが+5 V（ダイオード降下後≈+4.3 V）に上昇。右側ノードはグランド基準で–5 Vに位置。再びソース電圧がコンデンサ蓄積電圧を超えるとダイオードが伝導し、出力の正ピークが0 Vを超えないよう保持。負ピークは–5 Vまで振れるため、波形は実質的に5 V上方シフトされます。
バリエーション：
- 図(b)：ダイオード反転 – 負ピークが0 Vでクランプ。
- 図(c)：ダイオードを5 Vリファレンスに接続 – 負ピークが5 V（ダイオード降下考慮で≈4.3 V）でクランプ。
3構成のSPICEモデル：
*SPICE 03443.eps V1 6 0 5 D1 6 3 diode C1 4 3 1000p D2 0 2 diode C2 4 2 1000p C3 4 1 1000p D3 1 0 diode V2 4 0 SIN(0 5 1k) .model diode d .tran 0.01m 5m .end
ノード説明：V(4)は5 Vピークソース；V(1)は図(a)出力；V(1,4)は図(a)コンデンサ上のDC電圧；V(2)は図(b)出力；V(3)は図(c)出力。
DCリファレンス変更（例：5 V→10 V）はクランプレベルを単純に上げる；波形振幅は不変。正弦波振幅増大（5 V→7 V）は出力振幅を増すが、クランプピークはリファレンスに固定。
クランパー回路としてのDCレストア
コンポジットビデオシステム（NTSC）では、画面輝度に関わらず同期パルスが固定の100%変調レベルに維持される必要があります。クランパーはDCレストアとして機能し、同期パルスの頂点を全変調を表すリファレンス電圧にクランプし、映像コンテンツ変動によるドリフトを防止します。
重要ポイント：
- 結合コンデンサ単独では、信号が平均DCレベル（通常0 V）を中心に配置される。
- クランパーはDCリファレンスとダイオードを加え、一方のピークをクランプして波形をシフト。
- 一般的応用：コンポジットビデオの同期レベル復元。
関連ワークシート： クリッパーとクランパー回路ワークシート
産業技術