【アナログ回路の基礎】増幅と歪み（クリッピング）

増幅回路では、
入力信号を大きくしすぎると、
波形が正しく再現できなくなることがあります。
これを 歪み、特に代表的なものを クリッピング と呼びます。

■ 歪みとは
歪みとは、入力信号と出力信号の形が一致しなくなる状態です。
振幅だけでなく、波形そのものが変化します。
正しい増幅とは言えない状態です。

■ クリッピングとは
クリッピングは、波形の上下が切り取られたように潰れる歪みです。
増幅回路の出力が限界に達したときに発生します。
電源電圧の制約が主な原因です。

■ なぜクリッピングが起きるのか
増幅回路は無限に電圧を出せるわけではありません。
電源電圧の範囲内でしか動作できません。
信号がその範囲を超えると、波形が頭打ちになります。

■ 波形での見え方
オシロスコープでは、
正弦波の上下が平らに潰れて見えます。
最初はわずかでも、入力を上げると急激に悪化します。

■ 周波数成分への影響
クリッピングが起きると、高調波成分が増加します。
FFTで見ると、不要な周波数成分が多数現れます。
音声回路では「音割れ」として認識されます。

■ 測定時の確認ポイント
入力振幅を下げて歪みが消えるか確認します。
出力電圧が電源電圧に近づいていないかを見ます。
直流オフセットの影響も確認します。

■ 実務での考え方
歪みは故障ではなく、設計条件の結果です。
入力レベル、増幅率、電源電圧の関係を見直します。
「どこが限界なのか」を把握することが重要です。