Positive & Negative Clamper Circuits

Summary

この講義では、ネガティブクランパ回路の基本を復習した後、ポジティブクランパ回路の解説が行われました。ポジティブクランパ回路は、コンデンサ、ダイオード、負荷抵抗から成り、入力電圧に基づいて出力電圧がどのように変化するかを分析します。入力電圧が負のときは出力電圧が0Vとなり、入力電圧が正のときは出力電圧が2倍になります。また、コンデンサは第2半周期において放電せず、一定の電圧を維持することが強調されました。

Takeaways

• 😀 ネガティブクランパ回路の基本が前回の講義で説明された。
• 😀 ネガティブクランパ回路では、出力波形が新しいより負のDCレベルにシフトする。
• 😀 本講義では、ポジティブクランパ回路の分析を行う。
• 😀 ポジティブクランパ回路は、キャパシタ、ダイオード、負荷抵抗を含んでいる。
• 😀 最初の半周期（0からT/2）の入力電圧が負の時、ダイオードは順方向にバイアスされ、出力電圧は0Vになる。
• 😀 キャパシタは負の電圧を持つように充電され、Kirchhoffの電圧則を用いて、その電圧は入力電圧（VI）と等しいことが確認される。
• 😀 出力電圧（VO）は0Vとなり、キャパシタの電圧（VC）は入力電圧（VI）と等しいため、VC = Vとなる。
• 😀 2番目の半周期（T/2からT）の入力電圧が正となり、ダイオードは逆方向にバイアスされ、負荷抵抗を通じて電流が流れる。
• 😀 Kirchhoffの法則を使用すると、出力電圧（VO）はキャパシタの電圧（VC）の2倍になるため、VO = 2Vとなる。
• 😀 出力波形は、最初の半周期で0V、2番目の半周期で2Vとなる。
• 😀 キャパシタは2番目の半周期中に放電しない。放電時間は5倍の時間定数（5τ）に等しいため、出力電圧は安定している。

Q & A

負のクランパ回路と正のクランパ回路の違いは何ですか？

負のクランパ回路は出力波形が新しいDCレベルでより負の方向にシフトするのに対して、正のクランパ回路は出力波形が新しいDCレベルでより正の方向にシフトします。

正のクランパ回路の基本的な構成は何ですか？

正のクランパ回路は、1つのコンデンサ、1つのダイオード、負荷抵抗で構成され、出力電圧は負荷抵抗にかかる電圧として測定されます。

最初の半周期（0からT/2）の入力波形の解析はどうなりますか？

入力電圧VIが- Vであるため、ダイオードは順方向にバイアスされ、理想的なダイオードの場合、出力電圧は0Vになります。また、コンデンサの電圧VCはVIと等しくなり、VCは-Vの入力からVになります。

ダイオードの動作に関する重要な仮定は何ですか？

理想的なダイオードを仮定し、順方向バイアスの場合にはダイオードを短絡として扱い、逆方向バイアスの場合には開放回路として扱います。

VCの値はどのように決まりますか？

VCは入力電圧VIと等しく、VIが負であればVCは正のVになります。このため、VCはコンデンサに蓄積される電圧であり、VIが負であってもVCは正の値になります。

次の半周期（T/2からT）の入力波形の解析はどうなりますか？

入力電圧VIが+Vに変わるため、ダイオードは逆方向にバイアスされ、開放回路として扱います。出力電圧VOはVIとVCの合計になり、VOは2Vになります。

出力電圧VOの計算方法はどうなりますか？

次の半周期において、VOは入力電圧VIとコンデンサ電圧VCの合計となり、VIとVCが両方ともVであるため、VOは2Vになります。

クランパ回路でコンデンサの放電時間についての条件は何ですか？

クランパ回路では、コンデンサの放電時間はタイムコンスタントτの5倍であり、これによりコンデンサは次の半周期において放電しません。

正のクランパ回路で出力波形はどのようになりますか？

出力波形は、最初の半周期（0からT/2）で0Vとなり、次の半周期（T/2からT）で出力電圧は2Vになります。

正のクランパ回路の解析で混乱が生じる可能性がある点は何ですか？

負の入力電圧VIがある場合、VCが正のVに達するという点で混乱が生じるかもしれませんが、これは入力が負の場合の仮定によるものです。