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正クランプ回路はどういう事が起きて整流されるんですか?
原理がわかりません。

A 回答 (2件)

入力電圧がマイナスのとき、ダイオードは順方向となるので、出力はほぼゼロボルトになり、コンデンサには、図のように右側がプラス、左側がマイナスとなる向きに充電されます。



次に入力電圧がプラスになると、ダイオードは逆方向になるので、ダイオードは切り離され多のと同じです。このとき、入力電圧とさっきコンデンサに充電された電圧が加算され、出力に現れます。ほぼ2倍の電圧になります。

出力波形は、元の入力波形が上に持ち上がったような形になっています。これが正クランプ回路です。
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外してたらすみません。


私が知るクランプ回路は、ロジック回路(論理回路)入力部分に使用され、
入力端子の先のデバイスを過電圧から保護するものです。
ひとつの方式として、入力端子と電源の間に1個、入力端子とGND の間に1個、合計2個のダイオードを使います。
これにより、入力端子に
・電源より高い電圧が入れば電源ラインに短絡
・GNDより低い電圧が入ればGNDラインに短絡
することで
入力端子にかかる電圧を GND~電源 の範囲に「クランプ」します。
(念の為、ダイオードの正電圧降下による+αはあります)

ショートによる大きな電流を制限する為に、入力端子からダイオードの間に
電流制限抵抗を挿入する事が多いです。

> 整流されるんですか?

私の理解の「クランプ」は上記の内容であり整流するものではないので
質問の意味が理解不能です。
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Qサージ吸収ダイオードのクランプ電圧について

サージ吸収ダイオードの原理について理解が追いついていないことがあるので質問させてください。
詳しい回路は省きますが、ツェナー電圧の規格が27Vのダイオードを使用してサージ試験(JASO D-1(110V)準拠)を行いましたが、オシロで電圧を確認するとダイオードの後段の電圧がクリップされずに約34Vとなっていました。
ダイオードの仕様では、ツェナー電圧27Vとなっていますが、なぜ27Vにクリップされないのでしょうか?
電圧34Vとなるのは瞬間なので問題ないということでしょうか?
また、ツェナー電圧40VのZSH5MT40Cの場合も同様の試験を行うとダイオードの後段の電圧は約50Vとなりました。

いろいろ調べてみたのですが、サージ吸収ダイオードは、電圧を仕様の通りにクリップするとしか判りませんでしたので、なぜそうなるのか原理や参考になる本等も教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

No.1の方の回答の他にいくつか可能性のある現象があります。
もしサージの立ち上がりが速いとかサージ自体が細い場合は
観測方法によって非常に大きな誤差が出ることがあります。
誤差と言うより、測れていないと言った方が良いくらいの
全く違った値が測れることもあります。

これらは、ほとんど、「線のインダクタンス」によります。
ツェナーダイオードがサージ電圧をクリップする原理は、ツェナー
の電圧が上がるとその内部抵抗が急激に低くなることによるもの
です。ところが、配線が長いと、ツェナーと直列に「配線」という
インダクタが入るので、トータルのインピーダンスが低くなりません。
例えば、ツェナーの内部インピーダンス = 10Ω、配線の
インピーダンス = 200OΩ とすれば、直列になるとツェナーの
特性が活かされないことになります。

もうひとつ、観測上の問題もあり得ます。特にGNDのつなぎ方です。
サージが実際にクリップされている状態では、サージから大きな
電流がツェナーに流れます。この通路内では、やはりインダクタンス
に電圧が発生します。ここで発生したスパイク状の電圧も一緒に
測ってはいないでしょうか。

ツェナーの端子の直近で、オシロのGNDもループを構成しないように
接続すれば正しい観測ができます。スピードにもよりますがオシロ
のプローブの先端を抜いて、GND線ではなく、プローブ先端のGNDを
使って短くつなぐのが最も正しい観測方法です。

No.1の方の回答の他にいくつか可能性のある現象があります。
もしサージの立ち上がりが速いとかサージ自体が細い場合は
観測方法によって非常に大きな誤差が出ることがあります。
誤差と言うより、測れていないと言った方が良いくらいの
全く違った値が測れることもあります。

これらは、ほとんど、「線のインダクタンス」によります。
ツェナーダイオードがサージ電圧をクリップする原理は、ツェナー
の電圧が上がるとその内部抵抗が急激に低くなることによるもの
です。ところが、配線が長いと、ツェ...続きを読む

Q計算値と理論値の誤差について

交流回路の実験をする前に、ある回路のインピーダンスZ(理論値)を計算で求めたあと、実験をしたあとの測定値を利用して、同じ所のインピーダンスZ(計算値)を求めると理論値と計算値の間で誤差が生じました。
そこでふと思ったのですが、なぜ理論値と計算値の間で誤差が生じるのでしょうか?また、その誤差を無くすことはできるのでしょうか? できるのなら、その方法を教えてください。
あと、その誤差が原因で何か困る事はあるのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
1.Rの抵抗値は±5%、±10%、±20% があり、高精度は±1%、±2%もあります。
2.Cの容量誤差は±20% 、+50%・ー20% などがあり
3.Lもインダクタンス誤差は±20%で、
3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
これらの損失に繋がる成分は、試験周波数が高くなると、周波数依存で増大します。
また、周囲温度やLCRの素子自身で発生する自己発熱で特性が変化します。
測定器や測定系にも誤差が発生する要因もあります。
理論値に対する測定値が±5%程度発生するのは常で、実際に問題にならないように、
LCRの配分を工夫すると誤差やバラツキを少なく出来ます。
 

Qスライサ回路について

スライサ回路とは、リミッタ回路のひとつなんでしょうか?
基本的に、出力波形はどうなるのでしょうか?
また、動作理論を教えてくださいm(__)m
是非、お願いいたしますm(__)m。

Aベストアンサー

スライサ回路はある一定の電圧以上の信号をクリップさせる訳ですからリミッタ回路の一つです。よく利用されるのは±Xvより振幅の大きな信号をXに固定する際に使用します。
出力波形はスライス電圧以下の時は線形に、スライス電圧以上になると一定電圧になります。
動作理論の意味が不明ですが、
if vi*G>k1, Vo=k1
if vi*G<=k1 and vi*G=>k2, Vo=Vi*G
if Vi*G<K2, Vo=K2

但しK2は負の値、Gはゲイン ですかね。

クランプ回路もリミッタ回路もスライサ回路も基本動作は同じです、目的によりクロスオーバー点がシャープな場合とブロードな場合があります。(高調波を少なくするため?)

Q波形整形回路で質問です。

クリッパ回路、リミッタ回路、スライサ回路
この3つの回路の動作原理、用途、働きについて教えてください。

Aベストアンサー

一般には、下記かと思います。

・クリッパ回路
出力電圧を基準電圧以下または以上に保持する機能。キーワードは「保持」。

・リミッタ回路
出力電圧を基準電圧以下または以上に制限する機能。キーワードは「制限」。

・スライサ回路
出力電圧のうち基準電圧以上(または以下)のときにのみ出力する機能、言い替えれば基準電圧以下(または以上)のものをカットする機能。キーワードは「カット(切り落とし)」。

 以上から分かるように、「クリッパ」と「リミッタ」はほとんど機能としては同じで、ポジティブに「保持」と表現するか、ネガティブに「制限」とするかの違いでしょう。
 「スライサ」も、ネガティブな「カット」ではなくポジティブに「通過させる」と考えれば「ゲート回路」と似たようなものでしょう。

Q遮断周波数のゲインがなぜ-3dBとなるのか?

私が知っている遮断周波数の知識は・・・
遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
<遮断周波数の定義>
出力電力が入力電力の1/2となる周波数を指す。
電力は電圧の2乗に比例するので
Vout / Vin = 1 / √2
となるので
ゲインG=20log( 1 / √2 )=-3dB
となる。

ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
となるのでしょうか?
定義として見るにしてもなぜこう定義するのか
ご存じの方いらっしゃいましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

>ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
>となるのでしょうか?
>定義として見るにしてもなぜこう定義するのか

端的に言えば、
"通過するエネルギー"<"遮断されるエネルギー"
"通過するエネルギー">"遮断されるエネルギー"
が、変わる境目だからです。

>遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
これは、少々誤解を招く表現です。
減衰自体は"遮断周波数"に至る前から始まります。(-3dBに至る前に、-2dBとか、-1dBになる周波数があります)

Qスライサ回路について

スライサ回路の動作原理を教えていただけませんか?

一定の電圧以上の信号をクリップさせるのはわかってるんですが、
どこをどうしたらクリップされるのかを詳しく知りたいです。

Aベストアンサー

実際の回路構成を知りたいと言うことでしょうか?

        V1 
        │
        │
        ▲D1
        │
IN──∧∨──┼── OUT
    R   │
        ▲D2
        │
        │  
        V2 

普通はこんな回路を使います。ただしV1 > V2とします。
ダイオードによる電圧降下をVoとすると(通常のシリコンダイオードなら約0.7Vです)
入力側電圧がV1+Voより大きくなるとD1が導通し、R,D1を通じてV1側に電流が流れるので
出力部分の電圧はV1+Voで一定になります。同様に入力側電圧がV2-Voより小さくなると
D2が導通してD2,Rを通じてV2側から電流が流れこむので出力部分の電圧はV2-Voで一定になります。
こうして出力側にはV1+VoとV2-Voでクリップされた波形が現れます。

Q反転増幅器の周波数特性

入力電圧V1=300mV、R1=10kΩ、Rf=100kΩの反転増幅回路で周波数を100Hzから200kHzまで徐々に変化させていくと、10kHz以降から位相差が生じて、出力電圧、利得が減少しはじめました。どうしてこんなことが起きるのでしょうか?その根拠がわかりません・・・
そしてなぜ10kHzから生じたのかという根拠もわかりません。
どなたかご回答の程よろしくお願いします。

Aベストアンサー

関連する質問を紹介しますので、この回答を参考にレポートを書いてください。

μPC741というオペアンプを使って反転増幅の周波数特性をG=0,10,20dBと3種類測定しました。
(1)3種類とも利得が-3dBになる高域遮断周波数が約40kHzになりました。理論値と比較したいのですが理論式の導出がわからない
(2)周波数をあげると生じる入出力の位相差の原因とその理論式(たぶんスルーレートが関係すると思うのですが)
(3)位相差と利得の低下にはどんな関係があるのか http://okwave.jp/qa3510524.html

基本的な反転増幅回路における周波数特性が右下がりになる理由を理論的に説明したいのですが、回路にコンデンサが使われていないので、カットオフ周波数が求められなくて困っています。オペアンプは751です。右下がりになる理由はカットオフとオペアンプの周波数特性によるものですよね? http://okwave.jp/qa3048059.html

非反転増幅、反転増幅の回路実験を行ったのですが、1kHzや100kHz を入力すると、約10倍の増幅が確認できたのに対し、1MHzを入力した場合、約1.2倍となりほとんど増幅が確認できませんでした。 これはなぜでしょうか http://okwave.jp/qa3055112.html

反転増幅回路と非反転増幅回路に周波数特性に違いがあるらしいのですがそれがどういった違いなのかわかりません。わかる方いらっしゃいましたら教えてください。 http://okwave.jp/qa4078817.html

関連する質問を紹介しますので、この回答を参考にレポートを書いてください。

μPC741というオペアンプを使って反転増幅の周波数特性をG=0,10,20dBと3種類測定しました。
(1)3種類とも利得が-3dBになる高域遮断周波数が約40kHzになりました。理論値と比較したいのですが理論式の導出がわからない
(2)周波数をあげると生じる入出力の位相差の原因とその理論式(たぶんスルーレートが関係すると思うのですが)
(3)位相差と利得の低下にはどんな関係があるのか http://okwave.jp/qa3510524.html

基本的な反転増...続きを読む

Qカットオフ周波数とは何ですか?

ウィキペディアに以下のように書いてました。

遮断周波数(しゃだんしゅうはすう)またはカットオフ周波数(英: Cutoff frequency)とは、物理学や電気工学におけるシステム応答の限界であり、それを超えると入力されたエネルギーは減衰したり反射したりする。典型例として次のような定義がある。
電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。


ですがよくわかりません。
わかりやすく言うとどういったことなのですか?

Aベストアンサー

>電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
>導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
>遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。

簡単にいうと、一口に「カットオフ周波数」と言っても分野によって意味が違う。
電子回路屋が「カットオフ周波数」と言うときと、導波管の設計屋さんが「カットオフ周波数」と言うとき
言葉こそ同じ「カットオフ周波数」でも、意味は違うって事です。



電子回路の遮断周波数の場合
-3dB はエネルギー量にして1/2である事を意味します。
つまり、-3dBなるカットオフ周波数とは

「エネルギーの半分以上が通過するといえる」

「エネルギーの半分以上が遮断されるといえる」
の境目です。

>カットオフ周波数は影響がないと考える周波数のことでよろしいでしょうか?
いいえ
例えば高い周波数を通すフィルタがあるとして、カットオフ周波数が1000Hzの場合
1010Hzだと51%通過
1000Hzだと50%通過
990Hzだと49%通過
というようなものをイメージすると解り易いかも。

>電子回路の遮断周波数: その周波数を越えると(あるいは下回ると)回路の利得が通常値の 3 dB 低下する。
>導波管で伝送可能な最低周波数(あるいは最大波長)。
>遮断周波数は、プラズマ振動にもあり、場の量子論における繰り込みに関連した概念にも用いられる。

簡単にいうと、一口に「カットオフ周波数」と言っても分野によって意味が違う。
電子回路屋が「カットオフ周波数」と言うときと、導波管の設計屋さんが「カットオフ周波数」と言うとき
言葉こそ同じ「カットオフ周波数」でも、意味は違うって事です...続きを読む

Qスライサ回路とリミット回路について

1)スライサ回路とリミット回路とはどのようなものなのでしょうか?
2)スライサ回路とリミット回路の応用について教えてください><

Aベストアンサー

下記のサイトにそれぞれの説明がありました。
応用例といっても、こういう基本回路は電子回路の部品的要素回路だから、いろんな回路で、信号にリミットを掛けたいときやスライスしたいときに必要に応じて使われるもので、特別な応用事例って挙げるのは無意味でしょう。鋸やノミがどんな用途で使われているか教えてくださいって聞くようなものです。

参考URL:http://www.d.dendai.ac.jp/lab_site/dlab/2-2d-2/Taro11-hakei.pdf

Q時定数について

時定数(τ=CR)について物理的意味とその物理量について調べているのですが、参考書等これといってわかりやすい説明がありません。どうが上記のことについて詳しく説明してもらえないでしょうか?

Aベストアンサー

1次応答のお話ですね。
物理の世界では「1次応答」と呼ばれる系をしばしば扱います。その系の応答の時間的尺度を表す数字が「時定数」です。物理量としては時間の次元を持ち、時間と同様に秒や分などを単位に表現できます。

直感的には「水槽から出て行く水」のアナロジーで考えると分かりやすいと思います。いま水槽があって下部に蛇口が付いているとします。蛇口をひねると水は流れ出ますが、水が流れ切ってしまうまでにどれくらい時間がかかるでしょうか。
明らかに水槽が大きいほど、そして蛇口が小さいほど時間がかかります。逆に水槽が大きくても蛇口も大きければ水は短時間で出て行きますし、蛇口が小さくても水槽が小さければこれまたすぐに水槽はからっぽになります。
すなわち水がからっぽになるまでに要する時間の目安として
 水槽の大きさ×蛇口の小ささ
という数字が必然的に出てきます。ご質問の電気回路の場合は
 コンデンサの容量→水槽の大きさ
 抵抗→蛇口の小ささ
に相当するわけで、CとRの積がその系の応答の時間的な目安を与えることはなんとなくお分かり頂けると思います。

数式を使いながらもう少し厳密に考えてみましょう。以下のようにコンデンサCと抵抗Rとからなる回路で入力電圧と出力電圧の関係を調べます。
 + C  -
○─┨┠─┬──●
↑    <  ↑
入    <R  出
力    <  力
○────┴──●

入力電圧をV_i、出力電圧をV_oとします。またキャパシタCに蓄積されている電荷をQとします。
するとまず
V_i = (Q/C) + V_o   (1)
の関係があります。
また電荷Qの時間的変化が電流ですから、抵抗Rの両端の電位差を考えて
(dQ/dt)・R = V_o   (2)
も成立します。
(1)(2)を組み合わせると
V_i = (Q/C) + (dQ/dt)・R   (3)
の微分方程式を得ます。

最も簡単な初期条件として、時刻t<0でV_i = 0、時刻t≧0でV_i = V(定数)となるステップ応答を考えます。コンデンサCは最初は帯電していないとします。
この場合(3)の微分方程式は容易に解かれて
V_o = A exp (-t/CR)   (4)
を得ます。exp(x)はご存じかと思いますがe^xのこと、Aは定数です。解き方が必要なら最後に付けておきましたので参考にして下さい。
Cは最初は電荷を蓄積していないのですから、時刻t=0において
V_i = V = V_o   (5)
という初期条件が課され、定数Aは実はVに等しいことが分かります。これより結局、
V_o = V exp (-t/CR)   (6)
となります。
時間tの分母にCRが入っているわけで、それが時間的尺度となることはお分かり頂けると思います。物理量として時間の次元を持つことも自明でしょう。CとRの積が時間の次元を持ってしまうのは確かに不思議ではありますが。
(6)をグラフにすると下記の通りです。時刻t=CRで、V_oはV/e ≒0.368....Vになります。

V_o

* ←初期値 V        
│*
│ *
│   *         最後は0に漸近する
│      *       ↓
└───┼──────*───*───*───*─→t
t=0  t=CR
   (初期値の1/e≒0.368...倍になったタイミング)


【(1)(2)の解き方】
(1)の両辺を時間tで微分する。V_iは一定(定数V)としたので
0 = (1/C)(dQ/dt) + (dV_o/dt)
(2)を代入して
0 = (1/CR) V_o + (dV_o/dt)
-(1/CR) V_o = (dV_o/dt)
- dt = dV_o (CR/V_o)
t = -CR ln|V_o| + A
ここにlnは自然対数、Aは定数である。
この式は新たな定数A'を用いて
V_o = A' exp (-t/CR)
と表せる。

1次応答のお話ですね。
物理の世界では「1次応答」と呼ばれる系をしばしば扱います。その系の応答の時間的尺度を表す数字が「時定数」です。物理量としては時間の次元を持ち、時間と同様に秒や分などを単位に表現できます。

直感的には「水槽から出て行く水」のアナロジーで考えると分かりやすいと思います。いま水槽があって下部に蛇口が付いているとします。蛇口をひねると水は流れ出ますが、水が流れ切ってしまうまでにどれくらい時間がかかるでしょうか。
明らかに水槽が大きいほど、そして蛇口が小さい...続きを読む


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