본문내용
1. 다이오드 클리퍼와 클램퍼
1.1. 실험 개요
다이오드 클리퍼와 클램퍼 실험의 개요는 다음과 같다.
이 실험은 다이오드 클리퍼 및 클램퍼 회로의 입력파형과 출력파형의 관계를 관찰하여 그 기능을 실험적으로 확인하는 것을 목적으로 한다. 클리퍼 회로는 신호 전압을 일정한 레벨 위 또는 아래로 자르는 회로이며, 클램퍼 회로는 교류 전압에 직류 전압을 더하는 기능을 수행한다. 구체적으로 병렬 클리퍼 회로와 양의 클램퍼, 음의 클램퍼 회로의 동작을 관찰하고자 한다.
1.2. 실험원리
1.2.1. 클리퍼(리미터) 회로
클리퍼(리미터) 회로는 신호전압을 일정한 레벨 위 또는 아래로 자르는 회로이다. 이 회로에서는 병렬로 연결된 실용 다이오드를 이용하는데, 다이오드의 문턱전압인 약 0.7V에 도달하기 전까지는 다이오드에 전류가 흐르지 않아 입력 전압과 동일한 파형이 나타난다. 그러나 0.7V 이상의 전압이 가해지면 다이오드에 전류가 흘러 파형의 윗부분이 잘려나가는 것처럼 보이게 된다.
이때 다이오드의 방향을 바꾸어 음의 반주기를 제한하는 음의 클리퍼 회로를 만들 수 있다. 또한 다이오드와 적당한 극성의 바이어스 전압을 직렬로 연결하면 교류전압의 제한 레벨을 조정할 수 있는 양의 클리퍼 회로를 구현할 수 있다.
이처럼 클리퍼 회로는 신호의 크기를 일정 수준 이하로 제한하여 불필요한 부분을 제거하는 기능을 수행한다. 이를 통해 신호의 왜곡을 방지하고 수신기의 안정성을 높일 수 있다.
1.2.2. 클램퍼 회로
클램퍼 회로는 입력파형의 형태를 변화시키지 않고, 입력파형에 직류전위를 더해주는 회로이다. 클램퍼 회로는 다이오드, 커패시터, 저항을 필요로 한다. 입력신호에 의해서 정해지는 한 주기 동안에 커패시터 양단의 전압이 피크값으로 일정하게 유지될 수 있도록 시정수(RC)가 충분히 커야 한다.
양의 클램퍼에서는 입력전압의 처음 1/4주기 동안 다이오드가 순방향으로 바이어스 되어 입력전압의 피크값을 향해 커패시터가 충전된다. 이때 다이오드와 커패시터로 구성되는 회로 내의 저항은 매우 작은 값이므로 충전 시정수가 매우 작아 순간적으로 커패시터가 입력전압의 피크값까지 충전된다. 입력전압이 음의 피크값을 지나가게 되면 커패시터의 양단전압이 다이오드의 음극에 바이어스 되어 있기 때문에 다이오드는 항상 역방향 바이어스 상태에 있게 된다. 따라서 커패시터는 부하저항과 결합되어 방전하게 되는데 부하저항의 크기를 크게 하여 방전 시정수를 증가시켜 방전이 천천히 이루어지도록 한다.
음의 클램퍼에서는 처음 1/4주기 동안에 다이오드가 순방향으로 바이어스 되기 때문에 입력전압의 피크값을 향해 커패시터가 충전되기 시작한다. 이때 다이오드와 커패시터로 구성되는 회로내의 저항은 매우 작은 값이므로 충전 시정수가 매우 작아 순간적으로 커패시터가 입력전압의 피크값까지 충전된다.
1.3. 실험기기 및 부품
직류전원공급기, 오실로스코프, 디지털 멀티미터, 신호발생기, 저항 100Ω, 10kΩ, 커패시터 10μF, 실리콘 다이오드 1N914, 브레드 보드가 실험에 사용되었다"
1.4. 실험결과 및 검토
1.4.1. 클리퍼 회로
클리퍼 회로는 신호전압을 일정한 레벨 위 또는 아래로 자르는 회로이다. 병렬 클리퍼 회로의 경우, 실용 다이오드를 이용하면 0.7V에 도달하기 전까지는 다이오드에 전류가 흐르기 때문에 같은 파장을 보이다가 0.7V 이상에서 다이오드에 전류가 흘러 파장의 윗부분이 잘린 것처럼 나타나게 된다.
입력전압의 음의 반주기 동안은 다이오드가 역방향으로 바이어스 되므로 출력전압은 R1과 RL로 구성된 전압분배기에 의해 결정된다. 바이어스 전압을 다이오드와 적당한 극성으로 직렬연결하면 교류전압의 제한레벨을 조정할 수 있으며 이와 같은 회로를 양의 리미터라고 한다. 만일 다이오드 방향을 반대로 바꿔주면 음의 리미터 회로가 얻어진다.
따라서 클리퍼 회로는 신호 레벨을 일정 수준으로 제한하여 원하는 부분만 전송할 수 있게 해주는 회로이며, 특히 FM 수신기의 중간주파 증폭단에 주로 사용되어 안정적인 수신을 가능하게 해준다."
1.4.2. 클램퍼 회로
클램퍼 회로는 입력 신호에 직류 전압을 더하거나 빼...
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