ダイオードを使った波形整形回路

質問

今、電気の資格の勉強をしているのですが、ベースクリッパ回路の動作原理が分かりません。回路図には、交流電源、電池、ダイオード、抵抗が書いてあるのですが、交流電源と電池（直流）が同じ回路上にあるのは、なぜよいのか分かりません。その他にも、スライサ回路、ピーククリッパ回路などがあるとおもうのですが、動作原理を考えるのに、どういうことに注意すればよいかアドバイスがあれば教えてください。

回答No.1

inara1 · ベストアンサー

参考URLの10～11ページのような回路ですか。

＞動作原理を考えるのに、どういうことに注意すればよいか
ダイオード（▽）がONになっている場合とOFFになっている場合に分けて考えるといいです。
　　　ダイオードはONになるのは、▽の上側（アノード）の電圧 ≧ 下側（カソード）の電圧 + 0.6V のとき
　　　ダイオードはOFFになるのは、▽の上側（アノード）の電圧 < 下側（カソード）の電圧 + 0.6V のとき
ONとOFFのときにダイオードは
　　ONのときは 0.6Vの直流電圧源
　　OFFのときは抵抗無限大（ダイオードがないのと同じ）
になっているものとして考えればいいです。

下のピーククリッパの場合、ダイオードがONになるのは
　　　ある瞬間の交流信号の電圧 ≧ 直流電源の電圧（E） + 0.6V

　┌─ 抵抗 -┬───── 出力
交流　　　　　　▽ ダイオード
信号源　　　　 ┴
　│　　　　　　 ■ 直流電源（E）
　└────┴─────

のときですが、このときダイオードは 0.6Vの直流電圧源と同じなので、等価回路は下図のようになります。

　┌─ 抵抗 -┬───── 出力
交流　　　　　　┴
信号源　　　　 ■ 直流電源（ E + 0.6V ）
　└────┴─────

出力の電圧は直流電源で固定されているので、出力電圧は一定（ E + 0.6V ）です。

一方、ダイオードがOFFになるのは
　　　ある瞬間の交流信号の電圧 ＜ 直流電源の電圧（E） + 0.6V
のときですが、このときダイオードが存在しないのと同じなので、等価回路は下図のようになります。

　┌─ 抵抗 ────── 出力
交流
信号源
　└────-─────

この場合、信号源と出力とは抵抗で接続されているだけなので
　　　出力電圧 = ある瞬間の交流信号の電圧
になります。つまり、ピーククリッパというのは入力信号の大きさが E + 0.6V 未満なら入力信号がそのまま出力に出てきて、入力信号の大きさが E + 0.6V 以上なら、出力電圧を E + 0.6V に保持する（制限する）という動作になります。他の回路もダイオードがONのときとOFFのときに分けて考えれば動作を理解できると思います。

抵抗は必要ないと思われるかもしれませんが、これがないと、上から２番目の回路で、交流信号源から直流電源の方向に過大な電流が流れてしまいます。その電流を適当な大きさに制限するために抵抗を入れています。

参考URL：

http://www.ehdo.go.jp/niigata/npc/densi/densij1.pdf

お礼

inara１さん回答ありがとうございました。アノード側とカソード側の電圧の大小によって、ダイオードがオンやオフになるということがわかりました。動作原理のイメージがとてもわいてきました。この回答を参考にして、スライサ、リミッタ回路について動作原理について、考えてみます。これで、資格の勉強も前進します。