[ 기초전자회로] 클램핑 회로

 

1. 클램핑 회로

 

반복파형의 한 부위를 어느 일정한 레벨로 고정시키는 회로이다. 스위칭 할 때의 전압 변화 등을 어느 범위로 제한하기 위해 인가한다. 다이오드를 이용하여 출력의 고 레벨을 VE(VCC＞VE)로 고정하며, 트랜지스터가 오프(off)할 때의 고속화와 출력 레벨 변동을 경감할 수 있다. 클램퍼라고도 한다.

아래의 그림은 양(+)의 클램핑 회로 동작이다.

 

 

 

이 회로의 동작은 입력전압의 처음 음(-)의 반주기에 대한 동작을 고려해 봄으로써 알 수 있다. 위 그림 (a)에서 보인 것처럼, 입력이 처음 음(-)의 반주기 동안에는 다이오드가 순방향 바이어스가 되어 캐패시터는 입력의 피크 값에 가까운 Vp(in)-0.7V까지 충전하게 되고 음(-)의 피크 값 이후에는 다이오드가 역방향으로 바이어스 된다. 이것은 캐패시터의 충전에 의해 다이오드의 음극이 거의 Vp(in)-0.7V를 유지하고 있기 때문이다. 캐패시터는 높은 부하저항RL을 통해서만 방전할 수 있기 때문에 음(-)이 반주기의 피크 값에서 다음주기의 피크 값까지 캐패시터는 거의 방전하지 않게 되며, 반전되는 양은 RL 값에 의해 좌우된다. 캐패시터가 입력 파형의 주기 동안 방전하면 클램핑 작용이 영향을 받는다. RC 시정수가 입력 신호 주기의 100배이면, 클램핑 작용은 우수하다. RC 시정수가 입력 주기의 10배 쯤 되면 접지 레벨에서 충전전류에 의한 왜곡의 양이 아주 적게 된다. 클램핑 동작의 순수한 영향은 캐패시터가 입력의 피크 값에서 다이오드 전압강하를 뺀 값과 거의 같은 전압을 유지하는 것이다. 캐패시터의 충전된 전압은 입력 신호와 직렬로 연결된 전지와 같은 작용을 하기 때문에, 위 그림 (b)와 같이 입력전압이 중첩의 원리에 의해 캐패시터의 전압에 더해진다. 만약, 다이오드의 방향이 바뀌면, 다음 아래의 그림에서 보는 것처럼, 출력전압은 음(-)이 직류전압이 입력전압에 더해져서 나타나게 된다.