二極管限幅電路解析

第第頁二極管限幅電路解析一、簡介

（二極管）有單相導(dǎo)電的特性，由此特性可以構(gòu)成各類限幅電路，這也是二極管的基本應(yīng)用之一，限幅是指對脈沖波形向上或向下有一個(gè)界限，在二極管導(dǎo)通后，正負(fù)極之間保持固定的導(dǎo)通電壓，進(jìn)而起到對波形整形，對電路保護(hù)。本文介紹幾種常見的由二極管組成的限幅電路，以（Multisim）（仿真）的過程來理論分析一下（工作原理），我們做以下約定：二極管為理想二極管，負(fù)載以電阻性負(fù)載為示例，（示波器）A通道接輸入，波形以紅色表示，B通道接輸出，波形以藍(lán)色表示。

二、串聯(lián)限幅電路

把二極管與負(fù)載串聯(lián)，可以組成串聯(lián)限幅電路，此電路與半波整流電路完全相同，當(dāng)二極管正向串聯(lián)時(shí)，可以保留正向波形，去掉負(fù)向波形，這電路也稱為是串聯(lián)下限幅電路;當(dāng)二極管負(fù)向串聯(lián)時(shí)，可以保留負(fù)向波形，去掉正向波形，這電路也稱為串聯(lián)上限幅電路。這兩種波形上的限制邊界是0V。

由于與半波整流電路完全相同，此處不再多說。此處把圖再貼一下：

需要注意的是：輸入（信號）可以是任意周期性、非周期性的波形，比如三角波、矩形波、其它干擾等。

三、并聯(lián)限幅電路

二極管與負(fù)載處于并聯(lián)時(shí)，則構(gòu)成并聯(lián)限幅電路。并聯(lián)限幅電路有限制上部分、下部分、雙限幅三種電路，二極管與一個(gè)直流（電源）串聯(lián)，這個(gè)直流電源的電壓與電源輸入電壓共同決定輸出電平。當(dāng)二極管負(fù)極為輸出端與負(fù)載相連時(shí)，叫作并聯(lián)下限限幅電路;當(dāng)二極管家正極為輸出端與負(fù)載相連時(shí)，叫作并聯(lián)上限限幅電路。注意以下電路中R1不是負(fù)載，負(fù)載未畫出。

下圖圖3中，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓為0.6V，與二極管串聯(lián)直流電源電壓為V1。輸入為一個(gè)峰峰值是40V、頻率是50Hz的交流信號，當(dāng)輸入信號大于V1-0.6V時(shí)，二極管D1截止，輸出電壓與輸入電壓相同;當(dāng)輸入信號小于V1-0.6V時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，輸出電壓被限定在V1-0.6V。實(shí)現(xiàn)了下限幅作用。

下圖圖4中，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓為0.6V，與二極管串聯(lián)直流電源電壓為V1。輸入為一個(gè)峰峰值是40V、頻率是50Hz的交流信號，當(dāng)輸入信號大于V1+0.6V時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，輸出電壓被限定在V1+0.6V;當(dāng)輸入信號小于V1+0.6V時(shí)，二極管D1截止，輸出電壓與輸入電壓相同。實(shí)現(xiàn)了上限幅作用。

下圖圖5，由D1、D2組成雙限幅電路，D1和V1(（DC）15V)電源組成并聯(lián)上限限幅電路，D2和V2(DC2V)電源組成并聯(lián)下限限幅電路，所以最終輸出波形在(V1+0.6)V和(V2-0.6)V之間，見示波器中藍(lán)色波形。注意在雙限幅電路中，上限限幅的直流電源電壓要高于下限限幅的直流電源電壓，以下圖為例，要求V1>V2。

四、鉗位電路

鉗位電路是將輸入電壓的最大值或最小值鉗制在某一電平，并不改變輸入波形，只是向上或向下進(jìn)行了移動。

分析此類電路時(shí)，額外進(jìn)行以下假設(shè)：RC的時(shí)間常數(shù)合適，不致于使波形發(fā)生失真。

4.1下移負(fù)鉗位電路

此類電路見下圖，V1=0，即二極管負(fù)極接地，當(dāng)輸入U(xiǎn)in為正半周時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，Uin給（電容）C1充電至Uin(左正右負(fù));當(dāng)輸入為負(fù)半周時(shí)，二極管D1截止，Vo=Vc(負(fù))+Uin負(fù)半周。如下圖6、圖7所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍(lán)色為輸出信號波形，被下移到0V(V1)以下，基線-20V，所以被稱為下移負(fù)鉗位電路。

4.2下移正偏壓鉗位電路

此電路與上述不同點(diǎn)是V1不為0，接法保持為上正下負(fù)，當(dāng)D1導(dǎo)通時(shí)，給C1充電到V1電壓值;當(dāng)D1截止時(shí)，輸出為Vo=Vc(負(fù))+Uin負(fù)半周。如下圖8、圖9所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍(lán)色為輸出信號波形，被下移到V1以下，基線為-15V(V1-Vp)，又由于V1為正，所以被稱為下移正偏壓鉗位電路。

4.3下移負(fù)偏壓鉗位電路

負(fù)偏壓與正偏壓不同之處是V1的接法相反，為上負(fù)下正。如下圖10所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍(lán)色為輸出信號波形，被下移到V1以下，基線為-25V(V1-Vp)，又由于V1為負(fù)，所以被稱為下移負(fù)偏壓鉗位電路。

4.4上移正鉗位電路

見下圖，二極管方向與下移鉗位電路不同，上負(fù)下正，V1=0，即二極管正極接地，下圖中，紅色為輸入信號以0V為基線，藍(lán)色為輸出信號波形，被上移到0V(V1)以上，基線20V，所以被稱為上移正鉗位電路。

4.5上移正偏壓鉗位電路

此電路在上述電路下V1不為0，接法保持為上正下負(fù)，如下圖12所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍(lán)色為輸出信號波形，被上移到V1以上，基線為25V(V1+Vp)，又由于V1為正，所以被稱為上移正偏壓鉗位電路。

4.6上移負(fù)偏壓鉗位電路

負(fù)偏壓與正偏壓不同之處是V1的接法相反，為上負(fù)下正。如下圖13所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍(lán)色為輸出信號波形，被下移到V1以下，基線為15V(V1+Vp)，又由于V1為負(fù)，所以被稱為上移負(fù)偏壓鉗位電路。

4.7鉗位電路小結(jié)

A:二極管的方向決定鉗位電路的波形是上移或下移，二極管方向向下，則波形下移，二極管方向向上，則波形上移。

B:下移鉗位電路波形移動到