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干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析

發(fā)布時間:2020-12-29 責任編輯:lina

【導讀】二極管最重要的特性是單向導電性,利用這一特性可以設計很多好玩實用的電路,本文主要講述限幅電路和鉗位電路。
 
二極管最重要的特性是單向導電性,利用這一特性可以設計很多好玩實用的電路,本文主要講述限幅電路和鉗位電路。
 
 干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
正限幅電路
 
正半周時且Vin的電壓大于等于0.7V時,二極管導通,Vout會被鉗位在0.7V;在負半周和Vin電壓小于0.7V時,二極管是截止狀態(tài),所以Vout=Vin,即Vout波形跟隨Vin波形。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
負限幅電路
 
在正半周時,二極管截止,Vout=Vin,即波形跟隨;在負半周Vin電壓小于等于-0.7V時,二極管會導通,Vout電壓會被鉗位在-0.7V。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
雙向限幅電路
 
雙向限幅是結合了上面兩個電路,用了兩個二極管。正半周,通過D1將超出的部分鉗位在0.7V,負半周通過D2將超出的部分鉗位在-0.7V。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
正偏壓限幅
 
為了產生不同的限幅電壓,有時候會在電路中加入偏置電壓Vbias,當Vin的電壓大于等于Vbias+0.7V時,二極管導通,Vout被鉗位。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
負偏壓限幅
 
負偏壓是一樣的道理,Vin電壓小于等于-0.7-Vbias時,二極管導通,Vout被鉗位。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
雙向偏壓限幅
 
雙向偏壓限幅是兩個二極管加兩個偏置電壓,正半周大于等于4.7V時,D1導通,超出部分被鉗位在4.7V;負半周小于等于-6.7V時,D2導通,超出部分被鉗位在-6.7V。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
上面幾種都是不含有電容的電路,主要是用來限幅。
 
下面幾種是含有電容的二極管鉗位電路,以下分析不考慮二極管的導通壓降(即二極管正向導通相當于一根導線,反向截止斷路),RC時間常數足夠大,保證輸出波形不失真。
 
簡單型正鉗位電路
 
電路原理:
 
輸入Vin在負半周時(Vin上負下正),二極管導通,電流如紅色箭頭所示,電容充電至+V(左負右正),Vout=0V;
輸入Vin在正半周時(Vin上正下負),二極管截止,電流如藍色箭頭所示,Vout電壓等于電容電壓加上正半周電壓,所以Vout=2V;
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
偏壓型正鉗位電路
 
偏壓型鉗位電路和限幅電路很類似,在電路中加入偏置電壓來提高或者降低鉗位值。
 
Figure a為正向偏壓型,所加的偏壓與二極管導通方向一致時,波形向上,即鉗位值會提高V1。
 
Figure b為反向偏壓型,所加的偏壓與二極管導通方向相反時,波形向下,即鉗位值會降低V1。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
簡單型負鉗位電路
 
電路原理:
輸入Vin在正半周時(Vin上正下負),二極管導通,電流如紅色箭頭所示,電容兩端壓差充電至+V(左正右負),Vout=0V;
輸入Vin在負半周時(Vin上負下正),二極管截止,電流如紅色箭頭所示,Vout電壓等于負的(電容電壓+負半周電壓),即Vout=-2V;
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
偏壓型負鉗位電路
 
偏壓型負鉗位同偏壓型正鉗位類似,在電路中加入偏置電壓來提高或者降低鉗位值。
 
Figure C為反向偏壓型,所加的偏壓與二極管導通方向相反時,波形向上,即鉗位值會提高V1。
 
Figure D為正向偏壓型,所加的偏壓與二極管導通方向相同時,波形向下,即鉗位值會降低V1。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
常見的雙向二極管鉗位電路
 
在一些ADC檢測電路中會用兩個二極管進行鉗位保護,原理很簡單,0.7V為D1和D2的導通壓降,Vin進來的電壓大于等于Vmax時,D1導通,Vout會被鉗位在Vmax;Vin小于等于Vmin時,Vout被鉗位在Vmin,一般D2的正極接地。
 
干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
 
 
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