클리핑과 클램핑: 다이오드로 파형을 빚다
문턱을 내려 봉우리를 자른다
옅은 곡선은 입력이고 굵은 곡선은 출력이며, 금색 점선이 다이오드가 켜지는 문턱이다. 문턱을 내리면 그 선을 넘는 부분이 잘려 나가 출력의 봉우리가 평평해진다. 문턱을 어디까지 내려야 봉우리가 통째로 잘리는지 슬라이더로 찾아요.
나란히 건 다이오드가 봉우리를 붙잡는다
신호를 직렬 저항에 통과시키고, 출력에는 다이오드를 나란히 걸어 그 반대쪽을 기준 전압에 묶어 둔다. 입력이 기준 전압에 다이오드 문턱을 더한 값을 넘으면 다이오드가 켜져 전류를 흘리고, 넘친 전압은 직렬 저항에 걸리며 출력은 그 값에 붙들린다. 그 위로는 입력이 아무리 솟아도 출력이 따라가지 못해 잘려 나가는데, 이것이 클리핑이에요.
직렬 커패시터를 더하면 클램핑
클램핑에서는 커패시터를 신호와 직렬로 두고 다이오드를 출력과 나란히 건다. 입력이 음의 봉우리에 이를 때 다이오드가 켜져 커패시터가 봉우리 크기만큼 충전되고, 다이오드가 꺼진 뒤에는 그 전하를 가둔 채 일정한 직류 전압을 신호에 더한다. 그래서 파형의 모양은 그대로인 채 전체가 위로 통째로 옮겨 가고, 다이오드 방향을 뒤집으면 아래로 옮겨 간다. 자르지 않고 기준선만 바꾸는 것이 클램핑이다.
같은 밸브, 두 쓰임
클리핑도 클램핑도 결국 다이오드가 문턱에서 전압을 붙잡는 같은 동작이다. 출력과 나란히 두고 직렬 저항과 함께 쓰면 문턱 위를 잘라 한계를 정하고, 직렬 커패시터와 함께 쓰면 한 번 붙잡은 전압을 직류로 더해 기준선을 옮긴다. 무엇을 자르거나 옮길지는 기준 전압과 다이오드의 방향이 정해요.
첫 화면으로 돌아가서
문턱을 내릴수록 봉우리가 점점 잘려 출력 위쪽이 평평해졌다. 그 평평한 선은 다이오드가 켜져 출력을 한 값에 붙들어 둔 흔적이다. 직렬 커패시터로 바꿔 쓰면 같은 붙잡음이 파형을 자르는 대신 통째로 들어 올린다. 결국 클리핑과 클램핑은 다이오드가 문턱에서 전압을 고정한다는 한 가지 사실의 두 얼굴이고, B1의 한방향 밸브는 이렇게 신호를 다듬는 연장이 돼요.
이어지는 흐름
지금까지 다이오드는 순방향에서 일했다. 다음 유닛에서는 일부러 역방향으로 깊이 밀어, 어느 전압에서 갑자기 무너지듯 전류를 흘리며 그 전압을 단단히 붙잡는 제너 다이오드를 만난다. 클램핑이 기준선을 옮겼다면 제너는 출력 전압 자체를 일정하게 고정하는 정전압 도구다.