ダイオード クリッピング回路:さまざまな種類のクリッピング回路の詳細

ダイオード電圧クリッパー

出典:ウィキメディア コモンズ

高電圧スパイクから保護する電子プロジェクトを扱っていますか?

次に、ダイオード クリッピング回路を使用すると役立ちます。それは、波形を調整できるからです。

しかし、ほとんどの回路と同様に、理解する必要がある動作原理があります。そうすれば、デバイスの操作が簡単になります。また、クリッピング回路にはさまざまなカテゴリが存在します。

朗報です:

この記事では、これらすべてについて説明しました。だから、そこにいてください。

ダイオード クリッピング回路とは?

ダイオード波形クリッパー

出典:ウィキメディア コモンズ

ダイオードクリッパーは波形整形回路です。そして、入力波形を取ることで機能します。次に、ダイオードの機能に応じて、上半分または下半分の両方の半分をカットします。このデバイスをダイオード リミッターと呼ぶこともできます。

ダイオード クリッパーが入力信号をカットまたはクリップすると、出力波形が生成されます。そして、この波形は入力のフラット バージョンのように見えます。したがって、ダイオード クリッピング回路をさまざまなアプリケーションに使用して、ショットキー ダイオードと信号ダイオードで入力波形を整形することができます。

または、回路はツェナー ダイオードを使用して過電圧保護を提供します。その結果、ダイオードクリッパーは高電圧スパイクから回路を保護します。そうすれば、出力電圧が特定のレベルを超えないようにすることができます。

とはいえ、抵抗器と理想ダイオードは、クリッピング回路を構築するために必要な必須コンポーネントです。ただし、DC バッテリーを追加することが重要です。その後、クリッピング レベルを好みの量に修正できます。

ダイオード クリッピング回路の仕組み

ダイオード クリッピング回路の動作原理は、ダイオードに似ています。ダイオードが順方向にバイアスされている場合、電流がそれ自体を通過し、電圧をクランプします。

また、ダイオードに逆バイアスがかかっている場合、ダイオードには電流が流れません。したがって、端子間の電圧は変化しません。

クリッパーのカテゴリ

通常、クリッパーには、パラレルとシリーズの 2 つの一般的なカテゴリがあります。同様の構成は、ダイオードが負荷に対して並列に分岐している場合です。そして、直列構成は、ダイオードとギアが連続している場合です.

ポジティブ ダイオード クリッパー

ポジティブ ダイオード クリッパー

出典:Tutorialspoint

正のクリッパーを使用すると、入力電圧の正の半サイクルが存在しないことがわかります。

また、ダイオードが負荷と直列に接続されている場合、入力波形の正の半サイクル中に逆バイアスが発生します。その結果、ダイオード回路は正の半サイクルを切り取ります。出力電圧は 0 ボルトを維持します。

次に、入力に負のサイクルがあると、ダイオードが順方向にバイアスされます。したがって、出力全体に負の半分のプロセスが表示されます。

とはいえ、ダイオードが負荷と並列の場合、逆のことが起こります。つまり、正の半サイクルの間、ダイオードは順方向にバイアスされます。また、ダイオードは閉じたスイッチのように動作します。その結果、ダイオードは激しく導通します。したがって、負荷抵抗またはダイオードでの電圧降下はゼロになります。

したがって、正の半サイクル中の出力電圧値はゼロです。また、入力信号の半サイクルが負の場合、ダイオードは逆バイアスされます。したがって、オープンスイッチとして機能します。また、総入力電圧は、負荷抵抗またはダイオードの両端に表示されます (抵抗負荷が抵抗より大きい場合)。

したがって、回路は分圧器として機能すると言えます。出力電圧は [R_L] / R + R_L ] V_MAX =-V_MAX (RL の場合 )

ネガティブ ダイオード クリッパー

ネガティブ ダイオード クリッパー

出典:ウィキメディア コモンズ

負のダイオード クリッピング回路は、正のクリッピングの逆に似ています。したがって、ダイオードが順方向にバイアスされ、正弦波形に負のサイクルがある場合、-0.7 ボルトにクリップされます。

また、ダイオードに逆バイアスがかかると、正の半サイクルが影響を受けずに流れます。したがって、ダイオードが入力電圧の負の半サイクルを制限すると、負のクリッパー回路ができます。

ダイオードは両方のサイクルをクリップできますか?はい、できます。そして、2 つのダイオードを逆並列接続することから始めることができます。したがって、最初のダイオード (D1) 正弦波入力波形の正の半サイクルをクリップします。一方、2 番目のダイオード (D2) は負の半サイクルをカットします。

したがって、ダイオード クリッピング回路を使用して、負の半サイクル、正の半サイクル、またはその 2 つをクリップできます。とはいえ、理想ダイオードを使用すると、出力波形はゼロになります。しかし、順方向バイアスがある場合、ダイオードの電圧降下に気付くでしょう。したがって、クリッピング ポイントは +0.7 ボルトと -0.7 ボルトで発生します。

ただし、±0.7 ボルトのしきい値よりも高い値を取得できます。これは、ダイオードに電圧バイアスを追加することで実現できます。

または、多数のダイオードを直列に接続して、0.7 ボルトの倍数を生成することもできます。

コンビネーション クリッパー

コンビネーション ダイオード クリッパー

出典:Researchgate

コンビネーション クリッパーは、入力電圧の正と負の半サイクルの一部をカットする必要がある場合に便利です。そのため、入力電圧が D1 の最初のバッテリー電圧 (+V1) を超えると、伝導が激しくなります。

ただし、D2 は逆バイアスになります。

したがって、出力電圧または出力の +V1 が表示されます。

負の入力電圧信号になると、ダイオード (D1) は逆バイアスのままになります。すると、しばらく+V1が続きます。その後、入力信号は +V1 を超えます。

また、2 番目のダイオード (D2) の伝導度が高くなります。ただし、これは、入力電圧がバッテリー電圧 V2 より大きい場合にのみ発生します。

したがって、負のサイクルの間、出力は -V2 のままになります。これは、-V2 が入力信号電圧よりも小さい限り適用されます。

バイアス ダイオード クリッピング回路

バイアス ダイオード クリッピング回路

出典:Tutorialspoint

さまざまなレベルの電圧波形のダイオード クリッピング回路を生成するには、バイアス電圧が不可欠です。したがって、ダイオードを伝導のために順方向にバイアスしたい場合は、V_BIAS + 0.7V は、シリーズの組み合わせ全体の電圧シリーズよりも低くなければなりません。

たとえば、V_BIAS を設定した場合 5.5ボルトのレベルでは、順方向バイアスの電圧が5.5 + 0.7 =6.2ボルトよりも大きい場合にのみ、順方向バイアスが存在する可能性があります.したがって、回路はこのバイアス ポイントより高いすべての電圧レベルをクリップします。

負バイアス ダイオード クリッピング

ダイオードのバイアス電圧を変えると、ダイオード制限レベルまたは異なるダイオード クリッピングが得られます。したがって、負と正の半サイクルをクリップしたい場合は、2 つのバイアス クリッピング ダイオードを使用できます。

また、正と負のダイオード クリッピングに同じバイアス電圧を使用する必要がないことに注意することも重要です。たとえば、正のバイアス電圧が 8 ボルトで、負のバイアス電圧が 10 ボルトであるとします。

正バイアス ダイオード クリッピング

バッテリーのバイアス電圧とダイオードを逆にすることから始めることができます。その結果、出力波形の負のサイクルでダイオードが導通すると、V_BIAS 一定のレベルにとどまります。

さまざまなバイアス レベルのダイオード クリッピング

正の半サイクルの電圧が +4.7V に達すると、ダイオード (D1) が導通します。次に、波形を +4.7V に制限します。

また、D2 が導通するには、電圧が -6.7V に達する必要があります。したがって、回路は -6.7V 未満のすべての負電圧と +4.7V を超える正電圧を自動的にクリップします。

とはいえ、ダイオード クリッピング レベルが低すぎたり、入力波形が高すぎたりしないように注意してください。または、回路が 2 つの波形ピークを除去すると、方形波の波形になります。

ツェナー ダイオード クリッピング回路

バイアス電圧により、クリップオフする電圧波形を正確に制御できます。しかし、電圧バイアス ダイオード クリッピング回路を利用することの欠点は、もう 1 つの起電力バッテリ ソースを使用することです。したがって、代わりにツェナー ダイオードを使用できます。

ツェナー ダイオードは、特に逆バイアスのブレークダウン領域で機能します。したがって、ツェナー ダイオード クリッピングや電圧調整アプリケーションに最適です。

ツェナーが導通すると、順方向領域で 700mV (0.7V) の順方向電圧降下を持つ通常のシリコン ダイオードのように動作します。さらに、逆バイアスでは、電圧はブロックされたままです。これは、ツェナー ダイオードのブレークダウン電圧に達するまで続きます。

ツェナー ダイオード回路が逆バイアスの場合、波形はツェナー電圧でクリップします。また、コースは、負の半サイクル中に 0.7V のジャンクション値を持つ通常のダイオードとして機能します。

ダイオード クリッピング回路の応用

次のアプリケーションでダイオード クリッピング回路を使用できます。

• 電源
• FM 送信機の特定のノイズ レベルを超える信号の余分なリップルを除去します
• 既存の波形を調整し、新しい波形を作成します
• トランジェント効果からトランジスタを保護するフリーホイール ダイオードとして使用できます。
• デバイスの電圧入力を制限します

最後の言葉

ダイオード クリッピング回路は、入力信号の電圧または波形を特定のレベルより下または上に効果的に制限、防止、またはカットします。また、目的に応じて、さまざまな種類のクリッピング回路があります。

そうは言っても、このトピックについてどう思いますか？

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