먼저 알아둘 용어
클램퍼와 클리퍼: 클램퍼는 저장된 전하를 이용해 파형의 기준 레벨을 옮기는 회로입니다. 클리퍼는 일정 범위를 넘는 파형의 피크를 제한하는 회로로, 두 기능은 다릅니다.
애노드·캐소드: 다이오드의 두 단자 이름입니다. 어느 단자가 기준점에 연결됐는지에 따라 다이오드가 켜지는 구간과 출력의 이동 방향이 달라집니다.
기준 레벨과 피크: 기준 레벨은 파형의 전압을 비교하는 기준이고, 피크는 파형의 가장 높은 지점 또는 가장 낮은 지점입니다. 어느 피크를 기준에 맞추는지 먼저 정해야 합니다.
전하 유지와 처짐: 다이오드가 꺼진 구간에는 커패시터가 저장한 전압을 이용합니다. 그동안 부하가 전하를 가져가면 출력 기준이 달라지는데, 이를 여기서 처짐으로 설명합니다.
어느 피크를 기준에 묶는지 먼저 정합니다
자체 설명용 회로를 정하겠습니다. 입력과 출력 사이에 커패시터 C를 직렬로 놓고, 출력에서 접지로 부하 저항 R을 연결합니다. 다이오드의 애노드는 접지, 캐소드는 출력입니다. 입력이 음의 피크로 내려갈 때 출력이 접지보다 낮아지려 하면 다이오드가 도통하여 커패시터 전하를 바꿉니다.
커패시터 없이 저항과 다이오드로 피크를 잘라 내는 클리퍼와 다릅니다. 클램퍼는 저장된 전하에 따른 전압을 입력에 더하거나 빼 기준을 옮깁니다. 다이오드 방향이나 기준 전압을 바꾸면 묶이는 피크도 달라지므로, 이름만 보고 출력 극성을 정하지 않습니다.
음의 피크: 다이오드 도통 → 전하 갱신
나머지 구간: 다이오드 꺼짐 → 저장 전압으로 기준 이동
부하로 전하 손실 → 다음 피크에서 다시 충전
이상적 예시의 부호를 계산합니다
입력이 −Vm부터 +Vm까지 반복되고, 다이오드는 이상적이며 충전이 완료된 뒤 부하로 잃는 전하가 무시할 만큼 작다고 가정합니다. 커패시터 전압을 Vc = Vin − Vout으로 정하면 음의 피크 Vin = −Vm에서 Vout ≈ 0이므로 Vc ≈ −Vm입니다. 이후 Vout = Vin − Vc ≈ Vin + Vm이 되어 출력 범위는 약 0부터 2Vm입니다.
예를 들어 Vm = 1 V이면 이상적 입력 −1…+1 V가 출력 0…2 V로 이동합니다. 피크 대 피크 크기는 두 경우 모두 2 V이므로 전압 이득 2인 증폭이 아닙니다. 실제 다이오드의 순방향 전압을 VF로 근사하면 음의 피크는 약 −VF이고, 이 VF도 전류·온도에 따라 달라집니다.
큰 커패시터만으로 모든 오차가 사라지지는 않습니다
다이오드가 꺼진 동안 출력 부하와 누설은 저장 전하를 줄여 파형을 처지게 합니다. 신호원 저항을 무시한 단순 회로에서는 유지 시정수 RC를 주기 T보다 충분히 길게 두는 것이 출발점입니다. 충전할 때는 신호원·다이오드 경로가 별도로 작용하므로 이 RC 하나로 충전 속도까지 설명하지 않습니다.
입력과 출력을 같은 기준으로 관측하고 시동 직후와 안정 후, 부하·주파수·듀티 변경 전후의 최솟값·최댓값을 기록합니다. 커패시터의 전압·극성·누설, 다이오드 정격, 후단 입력 허용 범위도 확인합니다. 회로에 증폭기가 없으면 제목에 active라고 적혀 있어도 능동 클램퍼로 단정하지 않습니다. 이 설명은 특정 원본 영상의 미판독 배선이나 측정 파형을 복원한 것이 아닙니다.