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單片機中如何用二極管實現(xiàn)不同電壓的輸出?

發(fā)布時間:2021-05-12 責任編輯:lina

【導讀】利用二極管的單向導電性可以設計出好玩、實用的電路。分享本文,分析限幅電路和鉗位電路,是如何用二極管來實現(xiàn)的。
  
利用二極管的單向導電性可以設計出好玩、實用的電路。分享本文,分析限幅電路和鉗位電路,是如何用二極管來實現(xiàn)的。
 
限幅電路
如下圖所示,當在正半周期,并且VIN大于等于0.7V,二極管正向導通。此時,VOUT會被鉗位在0.7V上。
 
而當VIN小于0.7V時二極管是截止狀態(tài),在負半周期時相當于電流反向,二極管也是截至狀態(tài),此時VOUT=VIN,VOUT波形跟隨VIN變化。
 
 單片機中如何用二極管實現(xiàn)不同電壓的輸出?
限輻電路示意圖
 
根據(jù)上面限輻電路的原理,可以設計如下雙向限輻電路。
 
 單片機中如何用二極管實現(xiàn)不同電壓的輸出?
雙向限輻電路示意圖
 
然而有時候0.7V電壓不能滿足要求,那么,怎么產生不同大小的限幅電壓?
 
在電路中加入偏置電壓VBIAS,只有當VIN大于等于VBIAS時二極管才能導通。此時VOUT被鉗位,其值是0.7V+VBIAS,如下圖所示。
 
單片機中如何用二極管實現(xiàn)不同電壓的輸出?
偏壓限幅電路示意圖
 
鉗位電路
下面是二極管結合電容實現(xiàn)的鉗位電路。分析中不考慮二極管的導通壓降,假設RC時間常數(shù)足夠大,從而使輸出波形不會失真。
 
鉗位電路原理
當輸入Vin在負半周期為負時,電流如下圖中紅色箭頭所示。二極管導通,電容逐漸充電至V,在此過程中Vout=0。
 
當輸入Vin在正半周為正時,電流如藍色箭頭所示。二極管截止,Vout等于電容上電壓加上正半周電壓V,此時Vout=2V。
 
單片機中如何用二極管實現(xiàn)不同電壓的輸出?
鉗位電路原理
 
偏壓鉗位電路
跟限幅電路類似的,為了獲得所需要的鉗位值,要在電路中加入偏置電壓,如下圖所示。
 
單片機中如何用二極管實現(xiàn)不同電壓的輸出?
偏壓鉗位電路
 
當所加的偏壓與二極管導通方向一致,鉗位值會提高V1,Vout=2V+V1。
 
雙向二極管鉗位電路應用舉例
在某些電路中會利用兩個二極管的鉗位作用進行保護,如下圖所示,假設0.7V為D1和D2的導通電壓。
 
Vin大于等于Vmax,D1導通,Vout會被鉗位在Vmax
Vin小于等于Vmin時,Vout被鉗位在Vmin
 
單片機中如何用二極管實現(xiàn)不同電壓的輸出?
二極管鉗位保護電路

 
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