이 글은 다이오드 회로의 마지막 진도입니다.
이 진도를 완벽하게 이해하기 위해서는 아래 내용을 한번 보시기 바랍니다.
2021.10.02 - [회로 관련 전공/회로 과정 통합 글] - 다이오드 회로의 일정전압모델 해석
다이오드 회로의 일정전압모델 해석
PN접합에서 다이오드는 전류를 흘리기 위해 문턱전압과(threshold voltage) 이상의 전압을 다이오드에 인가를 해야 전류가 흐를 수 있음을 알 수 있습니다. 일정 전압모델은 Vout/Vin 그래프를 이상적인
doctorinformationgs.tistory.com
한계회로(클리퍼, Clipper)
클리퍼(Clipper)의 어원부터 이해하고 시작하자
Clip이란 의미는 '자르다'로 부터 출발한다. 회로의 관점에서 생각해 보았을 때 클립(Clip)은 무언가를 자른다. 앞서 다이오드 회로 해석에서 일정전압 모델을 보았을 때 다이오드가 켜지면 'on' 전압은 일정 전압 모델에서 근사된 값으로 출력에 나오게 된다.
즉 자르다(clip)이란 말은 전압을 자른다 라는 표현이 될 것이고, 해당 전압 레벨이 한계점에 도달하기 때문에 한계 회로라고도 불리는 것을 알 수 있다.
다른 인터넷 사이트를 보게 되면 클리핑이라고 표현한다 뭐.. 크게 상관 없을 듯 싶다.
클리퍼의 구조 (1) 단순한 클리퍼 회로
아래 그림 1을 보면서 단순한 구조를 가지는 클리퍼 회로를 보도록 하자.
클리퍼의 구조 (1-1) 단순한 클리퍼 회로가 음의 구간의 입력을 받을 때
이전 진도에 했던 내용과 비슷하게 Vin에는 정현 신호가 입력이 되었다고 가정할 때를 생각해보자
이전 진도
2022.02.26 - [회로 관련 전공/회로 과정 통합 글] - 반파 정류기와 전파 정류기(Half- & Full-Wave Rectifier)에 대해 완벽하게 알아보자
반파 정류기와 전파 정류기(Half- & Full-Wave Rectifier)에 대해 완벽하게 알아보자
이 글은 다이오드 회로에서의 네번째 진도입니다. 이번 진도는 대신호 해석이 주(main)가 됨으로 이해하는데에 어려움이 있다면 아래 링크를 통해 참고 바랍니다. 2021.10.02 - [회로 관련 전공/회로
doctorinformationgs.tistory.com
다이오드에 양단에 걸리는 전압은 문턱 전압 이하임으로 다이오드는 꺼지게 되며 그림 1의 회로는 아래와 같이 표현 된다.
따라서 출력 전압은 입력 전압을 그대로 따라가게 된다. 이는 식 1과 같다.
클리퍼의 구조 (1-2) 단순한 클리퍼 회로가 양의 구간의 입력을 받을 때
어떤 정현신호가 다이오드의 문턱 전압보다 낮은 경우 식 1, 그림 1과 동일하게 될 것이고, 문턱 전압 이상의 전압이 걸리고 난 이후에는 일정 전압 모델로 표현이 가능하다.
따라서 식 1로 표현된 출력 전압은 다이오드가 켜지고 난 이후에는 아래와 같은 출력 전압이 나옴을 알 수 있다.
따라서 아무리 큰 정현 신호가 입력이 되어도 출력 전압은 식 2로 고정되고, 입력 신호를 자르게(Clip) 되며 출력 전압의 '한계'는 식 2와 같이 된다.
(1-1)과 (1-2)를 정리하면 아래와 같이 된다.
다이오드의 애노드와 캐소드를 그림 1과 반대로 연결한 경우(그림 4) 양의 구간에는 식 1과 동일하며, 음의 구간일 때는 아래와 같이 된다.
따라서 입출력 특성은 아래와 같다.
일반적인 클리퍼 회로
일반적인 클리퍼 회로는 아래 그림 5와 같다.
단순한 클리퍼 회로에서 다룬 내용들과 식 1 - 3 까지 종합을 해보면 쉽게 이해가 가능하다.
양의 반주기일 때는 D1이 동작하고, D2는 꺼져 있는 상태가 된다 따라서 식 2의 출력이 나오게 되고 음의 반주기 일 때는 D1이 꺼져 있고 D2가 동작하여 식 3과 같은 결과가 나오게 된다.
클램퍼(또는 직류 복원기, Clamper)
클램퍼(Clamper)의 어원 같은 경우 고정시키다 라는 뜻을 가지고 있다. 전압을 자른다는 클리퍼(클리핑)과 다르게 무언가를 고정시킨다 라는 의미는 다이오드 회로의 직류 전압(DC Voltage)의 레벨(level)을 고정시킨다라는 의미로 해석해도 무방할 듯 싶다. 그래서 클램퍼를 직류 복원기라고도 불리는 이유가 위와 같은 이유로 부르는 것 같다.
클램퍼의 대한 간단한 개념에 대해서는 아래 그림 6을 참고하면 되겠다.
(클램핑이라고도 부르기도 한다)
개인적인 시간이 없어서 개념도까지만 적도록 하겠다.
2022 하계 방학때 마무리를 짓도록 하겠다.
전자회로 1 과정을 학습하셨습니다.
아래 링크를 통해 다음 진도와 전자회로 1의 모든 내용을 확인하실 수 있습니다.
2022.01.13 - [전공(Major)/전자회로 1 과정] - 전자회로 1 커리큘럼
전자회로 1 커리큘럼
전자회로 1 커리큘럼입니다. 기본적으로 반도체 공학에서 배웠던 능동소자(Diode, BJT, MOSFET)를 통해 단일 증폭기를 설계한다. 회로를 해석하는데에 있어 회로이론에서 배운 회로 해석기법을 사용
doctorinformationgs.tistory.com
'회로 관련 전공 > 회로 과정 통합 글' 카테고리의 다른 글
| 발진기의 기본 개념(Basic Concepts of Oscillator) (0) | 2022.03.11 |
|---|---|
| BJT의 소신호 등가모델(Small-Signal Equivalent Model) (0) | 2022.03.06 |
| 반파 정류기와 전파 정류기(Half- & Full-Wave Rectifier)에 대해 완벽하게 알아보자 (0) | 2022.02.26 |
| 다이오드의 대신호(Large-Signal)와 소신호(Small-Signal) 동작에 대해 알아보자 (0) | 2022.02.17 |
| 바이어스(Bias)의 의미와 PN 접합의 평형 상태, 순방향 바이어스, 역방향 바이어스에 대해 알아보자 (0) | 2022.02.11 |
댓글