Clamper_(electronics)
電圧クランプ
と混同しないでください
「クランパー」エレクトロニクス
クランパがある電子回路のDC値をシフトすることによって定義された値に修正が正または信号の負のピークエクスカーションこと。クランパーは、信号のピークツーピークの変動を制限するのではなく、信号全体を上下に動かして、ピークを基準レベルに配置します。ダイオードクランプ（単純な、一般的なタイプ）から成るダイオード一方向にのみ電流を導通し、基準値を超える信号を防ぎ、; 蓄積された電荷からのDCオフセットを提供するコンデンサ。コンデンサは抵抗器と時定数を形成します 負荷。これは、クランパーが有効になる周波数の範囲を決定します。
正のバイアスのない電圧クランプは、入力波形を垂直方向に変換して、そのすべての部分が約0 Vより大きくなるようにします。シリコンpnダイオードを想定すると、出力の負の振幅は約-0.6Vを下回らないことに注意して
コンテンツ
1 一般的な機能
2 タイプ
2.1 ポジティブバイアスなし 2.2 ネガティブバイアスなし 2.3 正バイアス 2.4 負のバイアス 2.5 オペアンプ回路
3 入力保護のためのクランプ
4 動作原理
4.1 読み込み中
5 偏った対偏っていない
6 例
7 も参照してください
8 参考文献
9 参考文献
一般的な機能
クランプ回路（クランパーとも呼ばれます）は、波形の上限または下限を固定DC電圧レベルにバインドします。これらの回路は、DC電圧復元器としても知られています。クランパーは、正と負の両方の極性で構築できます。バイアスがない場合、クランプ回路は電圧の下限（または負のクランパーの場合は上限）を0ボルトに固定します。これらの回路は、平均DCレベルを中心にスイングする容量結合信号と比較して、波形のピークを特定のDCレベルにクランプします。
クランプネットワークは、信号を別のDCレベルに「クランプ」するネットワークです。ネットワークには、コンデンサ、ダイオード、および抵抗素子が必要ですが、独立したDC電源を使用して追加のシフトを導入することもできます。RとCの大きさは、時定数RCが十分に大きく、ダイオードが非導通の間にコンデンサの両端の電圧が大幅に放電しないように選択する必要が
タイプ
クランプ回路は、その動作によって分類されます。負または正、および偏りまたは偏り。正のクランプ回路（負のピーククランパー）は、入力信号から純粋に正の波形を出力します。すべての波形が0Vより大きくなるように、入力信号をオフセットします。負のクランプはこれとは逆です。このクランプは、入力信号から純粋に負の波形を出力します。ダイオードとグランド間のバイアス電圧は、出力電圧をその量だけオフセットします。
たとえば、ピーク値5 V（V INpeak = 5 V）の入力信号が、バイアス3 V（V BIAS = 3 V）の正のクランプに印加されると、ピーク出力電圧は次のようになります。 V OUTpeak = 2×
VINpeak + VIAS V
OUTpeak = 2×5V + 3 V V OUTpeak = 13 V
ピークツーピークエクスカーションは 2Vのままであることに注意してください
ポジティブバイアスなし
正のバイアスのないクランプ。
入力AC信号の負のサイクルでは、ダイオードは順方向にバイアスされて導通し、コンデンサをVINの負のピーク値まで充電します。正のサイクル中、ダイオードは逆バイアスされるため、導通しません。したがって、出力電圧は、コンデンサに蓄積された電圧に入力電圧を加えたものに等しくなります。したがって、V OUT = V IN + VINpeakです。これはVillard回路とも呼ばれます。
ネガティブバイアスなし
負のバイアスのないクランプ
負のバイアスのないクランプは、同等の正のクランプの反対です。入力AC信号の正のサイクルでは、ダイオードは順方向にバイアスされて導通し、コンデンサをVINの正のピーク値まで充電します。負のサイクルの間、ダイオードは逆バイアスされるため、導通しません。したがって、出力電圧は、コンデンサに蓄積された電圧に入力電圧を加えたものに等しくなります。したがって、V OUT = V IN − VINpeakです。
正バイアス
正バイアスクランプ
正のバイアス電圧クランプは、同等のバイアスのないクランプと同じですが、出力電圧がバイアス量VBIASだけオフセットされています。したがって、V OUT = V IN +（V INpeak + V BIAS）。
負のバイアス
負のバイアスクランプ
負のバイアス電圧クランプも同様に同等のバイアスされていないクランプと同じですが、出力電圧がバイアス量VBIASだけ負の方向にオフセットされています。したがって、V OUT = V IN −（V INpeak + V BIAS）。
オペアンプ回路
高精度オペアンプクランプ回路
この図は、ゼロ以外の基準クランプ電圧を使用したオペアンプクランプ回路を示しています。ここでの利点は、クランプレベルが正確に基準電圧にあることです。ダイオードの順方向電圧降下を考慮する必要はありません（これは基準電圧に追加されるため、前述の単純な回路で必要です）。回路出力に対するダイオードの電圧降下の影響は、アンプのゲインで除算され、わずかなエラーになります。この回路は、単純なダイオード回路と比較して、小さな入力信号での直線性も大幅に改善されており、負荷の変化による影響をほとんど受けません。
入力保護のためのクランプ
クランプを使用して、元の入力の信号範囲を利用できない、または損傷する可能性のあるデバイスに入力信号を適合させることができます。
動作原理
AC入力電圧の最初の逆相の間、正のクランパー回路のコンデンサは急速に充電されます。V INが正となり、コンデンサが電圧ダブラーとして機能します。負のサイクル中にVに相当する電圧を保存しているため、正のサイクル中にほぼその電圧を供給します。これにより、負荷から見た電圧が本質的に2倍になります。V INが負となり、コンデンサが同じ電圧の電池として機能するVで。電圧源とコンデンサは互いに打ち消し合い、負荷から見て正味電圧はゼロになります。
読み込み中
コンデンサとそれに続く負荷と並列のダイオードを備えたパッシブタイプのクランパーの場合、負荷がパフォーマンスに大きな影響を与える可能性がRとCの大きさは、時定数がτ = R C
{ tau = RC}
は、ダイオードの非導通期間中にコンデンサの両端の電圧が大幅に放電しないようにするのに十分な大きさです。負荷抵抗が低すぎる（高負荷）と、コンデンサが部分的に放電され、波形のピークが意図したクランプ電圧からドリフトします。この効果は低周波数で最大になります。より高い周波数では、コンデンサが放電するサイクル間の時間が短くなります。
負荷放電に打ち勝つためにコンデンサを任意に大きくすることはできません。導通期間中、コンデンサを再充電する必要がこれを行うのにかかる時間は、異なる時定数によって制御されます。この時間は、駆動回路の静電容量と内部インピーダンスによって設定されます。ピーク電圧は1/4サイクルで到達し、その後再び低下し始めるため、コンデンサは1/4サイクルで再充電する必要がこの要件では、静電容量の値を低くする必要が
容量値の2つの相反する要件は、駆動インピーダンスが高く負荷インピーダンスが低いアプリケーションでは調整できない場合がこのような場合、上記のオペアンプ回路などのアクティブ回路を使用する必要が
偏った対偏っていない
電圧源と抵抗を使用することにより、クランパーにバイアスをかけて出力電圧を別の値にバインドすることができます。ポテンショメータに供給される電圧は、正または負のクランパーの場合（理想的なダイオードを想定）、ゼロからのオフセットに等しくなります（クランパーのタイプによってオフセットの方向が決まります）。負の電圧が正または負のいずれかに供給されると、波形はx軸と交差し、反対側でこの大きさの値にバインドされます。電圧源とポテンショメータの代わりにツェナーダイオードを使用することもできるため、オフセットをツェナー電圧に設定します。
例
クランプ回路は、アナログテレビ受信機では一般的でした。これらのセットにはDC復元回路があり、ラインブランキング（リトレース）期間の「バックポーチ」中のビデオ信号の電圧を0 Vに戻します。信号に誘導される低周波干渉、特に電力線のハムは、レンダリングを台無しにします。画像の、極端な場合には、セットの同期が失われます。この干渉は、この方法で効果的に取り除くことができます。
も参照してください
クリッパー（エレクトロニクス）
ショットキーダイオード
参考文献
^ マーティンハートレイジョーンズ（1995）。電子回路の実用的な紹介。ケンブリッジ大学出版局。p。261. ISBN 978-0-521-47879-3。
^ マカロフ、セルゲイN。; ルドウィック、ラインホールド; Bitar、Stephen J.
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^ ホロヴィッツ、ポール; ウィンフィールド、ヒル
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^ SPバリ、リニア集積回路、p.279、タタ・マグロウヒル、2008
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参考文献
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整流器アプリケーションハンドブックHB214 / D Rev.2。オン・セミコンダクター。2001年11月。160〜161ページ。
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