クリッパ回路について

添付図の左図の回路に、右図の入力電圧を加えた時、端子間電圧V₀はどのような波形となるのでしょうか？
理由と併せて教えてください。よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• >（１）Vi ≦ E のときには、V0=Vi です。
  > 　D が導通していないので、電池 E の回路は「ないもの」とみなせます。
  上記部分についてですが、
  ダイオードDの作用で、交流電源Viの電流が②の方向には流れるけど、①の方向には流れないというのはわかります。
  
  どうして、「D が導通していないと、電池 E の回路は「ないもの」とみなす事が出来る」のでしょうか？
  
  教えてください。よろしくお願いします。

  
  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/05/04 02:06

No.3 回答者： xpopo 回答日時： 2016/04/27 11:31

回答NO.2です。

回答の補足です。

もし、ダイオードが理想ダイオードの場合は順方向電圧降下VFは０Vになります。その場合は説明のVF=0.7VをVF=0Vにして考えればいいです。

No.2 回答者： xpopo 回答日時： 2016/04/27 11:26

回路シミュレータでシミュレートした結果（添付図）を使って説明します。

図で信号源Viはピーク電圧10V、周波数1kHzの正弦波とし、抵抗R1は1kΩ、電池Eは5V、ダイオードDは順方向電圧降下VF＝0.7Vとします。

１）まず信号Viが0Vからスタートして時間とともに上昇してゆきます。
　電池Eの電圧V(e)が５Vの場合、出力の電圧V(out)はV(e)よりVF、約0.7V高くなる電圧まで上昇する間（時間０から時間0.1msecまでの期間）はV(i)がそのままV(out)になって現れます。
　この期間はダイオードD1のカソードE点の電圧V(e)+0.7Vより信号電圧V(i)が低い。すなわちダイオードのアノードの電圧がカソード電圧に０.７Vプラスした電圧（ダイオードの順方向電圧降下VF）より低い。そのためダイオードD1には電流が流れない。図でダイオード電流I(D1)を参照。
２）時間0.1msec以上になるとV(out)はV(e)＋0.7Vの一定の電圧に固定され、時間0.4msecまでその状態が継続する。
　この期間はV(i)が　V(e)＋0.7V　以上の電圧になるため、V(i)が　V(e)＋0.7V　以上になるとD1に抵抗1kΩを介して回路図の矢印の方向に電流I(D1)が流れV(out)を　V(e)＋0,7V　以上の電圧にならないように動作する。図で0.1msecから0.4msecの期間はダイオードに電流I(D1)が流れているのが分かります。
３）時間0.4msecから1.1msecまでの期間はV(i)はV(e)＋0.7V　より低いのでダイオードには電流が流れないのでV(i)の電圧がそのままV(out)に現れます。

時間1.1msec以降は上記１）から３）の動作の繰り返しになります。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2016/04/27 10:58

（１）Vi ≦ E のときには、V0=Vi です。

　D が導通していないので、電池 E の回路は「ないもの」とみなせます。

（２）Vi > E のときには、V0=E です。
　Vi > E の分は、D が導通して
　　IR = Vi - E
となるように電流 I が流れ、
　　V0 = Vi - IR = E
となります。
　このときには、D を短絡して考えればよいです。

　以上より、V0 は、
・Vi > E であれば、Vi の波形の「Vi > E 」となる部分を「ちょん切った」、上が最大値 E で飽和した波形になります。
・常時 Vi ≦ E であれば、V0=Vi です。