あおいのMEちゃんねる

臨床工学技士を目指す大学3年生(20)です。

クリッパ回路の練習問題を解いてみよう!

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この記事は「ただただクリッパ回路の問題を解きたい!」という方向けの記事なので、問題と解説のみ載せています。

クリッパ回路の解き方は「【国試や定期テスト対策】10分で分かるクリッパ回路の原理」で詳しく説明しています

3.クリッパ回路 練習問題

〇練習問題①

抵抗R、ダイオードD及び電池Eを図のような回路において、入力端子a、b間に正弦波電圧Vi=Vmsinωt[V]を加えたとき、出力端子c、d間に生じる電圧Vo [V]の波形として、正しいのは次のうちどれか。

ただし、Vm[V]>E[V]とする。(電験三種 1999年(平成11年)問8より抜粋)

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〇練習問題②

図1は,ダイオード,抵抗値R[Ω]の抵抗器,及び電圧E[V]の直流電源からなるクリッパ回路に,正弦波電圧Vi=Vmsinωt[V](ただし,Vm>E>0)を入力したときの出力電圧Vo[V]の波形である。図2(a)~(e)のうち図1の出力波形が得られる回路として,正しいものの組合せを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

ただし,ω [rad/s]は角周波数,t[s]は時間を表す。また,順電流が流れているときのダイオードの端子間電圧は0[V]とし,逆電圧が与えられているときのダイオードに流れる電流は0[A]とする。(電験三種 2018年(平成30年)問13より抜粋)

  1. (a),(e)
  2. (b),(d)
  3. (a),(d)
  4. (b),(c)
  5. (c),(e)

 

画像引用元:https://www.shiken.or.jp/answer/pdf/313/file_nm01/T1-R.PDF

〇練習問題③

図の開路に1kHz,10Vppの正弦波Viを入力した。出力波形Voを描け。ただし、ダイオードDは理想的なものとし、バイアス電源Eの内部抵抗は無視するものとする。

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4.クリッパ回路の原理 解答と解説

〇練習問題①

解答

2

解説

【国試や定期テスト対策】10分で分かるクリッパ回路の原理」にあるパターン1と同じ回路です。

Vi<Eの場合、ViはEより電位が低いので電流は反時計回りに流れます。ダイオードには順方向電圧がかかるのでただの導線と化しますね。するとc点がE[V]、d点が0[V]なので、出力はEで一定です。

〇練習問題②

解答

3

解説

問題の出力波形は「【国試や定期テスト対策】10分で分かるクリッパ回路の原理」にあるパターン1と同じであることが分かりますか?よって、(d)がまず1つ目の答え。

次に絞られるのは(a)(b)の2つです。2つとも見ていきましょう。

Vi<Eのとき・・・

  • (a)・・・ViはEより電位が小さいので、仮に電流が流れるとしたら反時計回りに流れます。しかしダイオードに逆方向電圧がかかるので断線と化し、回路に電流は流れないのでRの電圧降下も0[V]。出力はE[V]になります。
  • (b)・・・Viの絶対値がEより大きかろうと小さかろうと電流は時計回りに流れようとして、ダイオードに逆方向電圧がかかるのでこの回路に電流は流れません。よってRの電圧降下も起きず、出力は-E[V]になります。

〇練習問題③

解答

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解説

0<Vi<3のとき

バイアス電圧より電源電圧の方が電位が大きいので、電流が流れるとしたら反時計回りに流れます。

するとダイオードには逆方向電圧がかかるので、ダイオード部分は断線と同じように表せます。よって、この回路に電流は流れません。

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抵抗の電圧はV=I×Rと表せますが、I=0なので、抵抗の両端にかかる電圧0[V]です。よって、ただの導線と化します。

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回路の下部分を0[V]として基準にすると、出力は3Vになります。

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よって、0<Vi<3のときは波形は下のようになります。

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3<Vi<5のとき

バイアス電圧より電源電圧の方が大きいので、電流は時計回りに流れます。

ダイオードには順方向電圧がかかるので、ダイオード部分はただの導線と化します。

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回路の下部分を0[V]として基準にすると、出力はVi[V]になります。

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よって、3<Vi<5のときの波形は、0<Vi<3のときと合わせると下のようになります。

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-5<Vi<0のとき

入力電圧が負のときは、電流が流れるとしたら反時計回りに流れます。

するとダイオードには逆方向電圧がかかるので、ダイオード部分は断線と同じように表せます。よって、この回路に電流は流れません。

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抵抗の電圧はV=I×Rと表せますが、I=0なので、抵抗の両端にかかる電圧0[V]です。よって、ただの導線と化します。

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回路の下部分を0[V]として基準にすると、出力は3Vになります。

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よって、-5<Vi<0のときの波形は3<Vi<5、0<Vi<3のときと合わせると下のようになります。

 

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