第三種電気主任技術者の過去問 平成30年度（2018年） 理論 問13

正解は3です。

ダイオードのクリッパ回路は、ダイオードDが導通時は短絡状態となり、ダイオードの向きと電源の向きにより、v0にviの正弦波または電源Eが出力されます。また非導通時は解放状態となるため、voの正弦波がv0に出力されます。

(a)の回路は、vi＞Eでダイオードが導通するため、下記のような出力になります。
　　v1＞Eの時：viの正弦波が出力(ダイオードが導通)
　　v1＜Eの時：Eが出力(ダイオードが非導通)

(b)の回路は、-vi＜-Eでダイオードが導通するため、下記のような出力になります。
　　−v1＞−Eの時：−Eが出力(ダイオードが非導通)
　　−v1＜−Eの時：viの正弦波が出力(ダイオードが導通)

(c)の回路は、vi＜Eでダイオードが導通するため、下記のような出力になります。
　　v1＞Eの時：Eが出力(ダイオードが非導通)
　　v1＜Eの時：viの正弦波が出力(ダイオードが導通)

(d)の回路は、vi＜Eでダイオードが導通するため、下記のような出力になります。
　　v1＞Eの時：viの正弦波が出力(ダイオードが非導通)
　　v1＜Eの時：Eが出力(ダイオードが導通)

(e)の回路は、vi＞Eでダイオードが導通するため、下記のような出力になります。
　　v1＞Eの時：Eが出力(ダイオードが導通)
　　v1＜Eの時：viの正弦波が出力(ダイオードが非導通)

よって
3 .（ a ）、（ d ）
の組み合わせが正解となります。

ダイオードの導通条件(順方向電圧となる状態)、直流電圧の向きと大きさ(Vm>E)に注意して各回路の波形を考えていきます。

(a)の回路
ダイオードの導通条件：vi>E　(図1ですとEより上の部分の正弦波)
導通時はviとR、Eからなる回路に電流Iが流れるとして入力端子にはvi=RI+Eが成り立ち、また出力端子はRI+E=voとなりますので、vi=voとなります。
ダイオードの非導通条件：vi<E　(図1ですとEより下の部分の正弦波)
非導通時はダイオードの逆電圧阻止により、vi=0となります。
出力端子はRI+E=voにおいてI=0となるのでvo=Eとなります。
よって(a)の回路は図1の出力波形となります。

(b)の回路
ダイオードの導通条件：vi<-E　(図1ですと-Vmと0の間に-Eがあるとして、-Eより下の部分、-Vm付近の正弦波)
導通時は入力端子にはviの方向を正としますと、vi=RI-Eが成り立ち、出力端子はRI-E=voとなりますので、vi=voとなります。
ダイオードの非導通条件：vi>-E
非導通時はダイオードの逆電圧阻止により、vi=0となります。
出力端子はRI-E=voにおいてI=0となるのでvo=-Eとなります。
よって(b)の回路は図1の出力波形を負の領域側に移した波形となります。

(c)の回路
ダイオードの導通条件：vi<E
導通時は入力端子には、vi=RI+Eが成り立ち、出力端子はRI+E=voとなりますので、vi=voとなります。
ダイオードの非導通条件：vi>E
非導通時はダイオードの逆電圧阻止により、vi=0となります。
出力端子はRI+E=voにおいてI=0となるのでvo=Eとなります。
よって(c)の回路は図1の出力波形の正領域側のピーク付近をEでカットした波形となります。

(d)の回路
ダイオードの導通条件：vi<E
導通時は入力端子には、vi=RI+Eが成り立ちますが、出力端子はRIを含んでおりませんのでE=voとなります。
ダイオードの非導通条件：vi>E
非導通時はダイオードの逆電圧阻止かつvi>EよりEの影響がなくなりますので、vi=voとなります。
よって(d)の回路は図1の出力波形となります。

(e)の回路
ダイオードの導通条件：vi>E
導通時は入力端子には、vi=RI+Eが成り立ちますが、出力端子はRIを含んでおりませんのでE=voとなります。
ダイオードの非導通条件：vi<E
非導通時はvi<Eのため順方向電圧が加えることが出来ないため、Eの影響がなくなりますのでvi=voとなります。
よって(e)の回路は図1の出力波形の正領域側のピーク付近をEでカットした波形となります。

以上より答えは3番の(a)と(d)となります。