一文解讀二極管限幅電路和鉗位電路

二極管最重要的特性是單向?qū)щ娦?，利用這一特性可以設(shè)計(jì)很多好玩實(shí)用的電路，本文主要講述限幅電路和鉗位電路。

正限幅電路

正半周時(shí)且Vin的電壓大于等于0.7V時(shí)，二極管導(dǎo)通，Vout會(huì)被鉗位在0.7V；在負(fù)半周和Vin電壓小于0.7V時(shí)，二極管是截止?fàn)顟B(tài)，所以Vout=Vin，即Vout波形跟隨Vin波形。

負(fù)限幅電路

在正半周時(shí)，二極管截止，Vout=Vin，即波形跟隨；在負(fù)半周Vin電壓小于等于-0.7V時(shí)，二極管會(huì)導(dǎo)通，Vout電壓會(huì)被鉗位在-0.7V。

雙向限幅電路

雙向限幅是結(jié)合了上面兩個(gè)電路，用了兩個(gè)二極管。正半周，通過(guò)D1將超出的部分鉗位在0.7V，負(fù)半周通過(guò)D2將超出的部分鉗位在-0.7V。

正偏壓限幅

為了產(chǎn)生不同的限幅電壓，有時(shí)候會(huì)在電路中加入偏置電壓Vbias，當(dāng)Vin的電壓大于等于Vbias+0.7V時(shí)，二極管導(dǎo)通，Vout被鉗位。

負(fù)偏壓限幅

負(fù)偏壓是一樣的道理，Vin電壓小于等于-0.7-Vbias時(shí)，二極管導(dǎo)通，Vout被鉗位。

雙向偏壓限幅

雙向偏壓限幅是兩個(gè)二極管加兩個(gè)偏置電壓，正半周大于等于4.7V時(shí)，D1導(dǎo)通，超出部分被鉗位在4.7V；負(fù)半周小于等于-6.7V時(shí)，D2導(dǎo)通，超出部分被鉗位在-6.7V。

上面幾種都是不含有電容的電路，主要是用來(lái)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(dǎo)通壓降（即二極管正向?qū)ㄏ喈?dāng)于一根導(dǎo)線，反向截止斷路），RC時(shí)間常數(shù)足夠大，保證輸出波形不失真。

簡(jiǎn)單型正鉗位電路

電路原理：

輸入Vin在負(fù)半周時(shí)（Vin上負(fù)下正），二極管導(dǎo)通，電流如紅色箭頭所示，電容充電至+V（左負(fù)右正），Vout=0V；

輸入Vin在正半周時(shí)（Vin上正下負(fù)），二極管截止，電流如藍(lán)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；

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(lái)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(dǎo)通方向一致時(shí)，波形向上，即鉗位值會(huì)提高V1。

Figure b為反向偏壓型，所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向相反時(shí)，波形向下，即鉗位值會(huì)降低V1。

簡(jiǎn)單型負(fù)鉗位電路

電路原理：

輸入Vin在正半周時(shí)（Vin上正下負(fù)），二極管導(dǎo)通，電流如紅色箭頭所示，電容兩端壓差充電至+V（左正右負(fù)），Vout=0V；

輸入Vin在負(fù)半周時(shí)（Vin上負(fù)下正），二極管截止，電流如紅色箭頭所示，Vout電壓等于負(fù)的（電容電壓+負(fù)半周電壓），即Vout=-2V；

偏壓型負(fù)鉗位電路

偏壓型負(fù)鉗位同偏壓型正鉗位類似，在電路中加入偏置電壓來(lái)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(dǎo)通方向相反時(shí)，波形向上，即鉗位值會(huì)提高V1。

Figure D為正向偏壓型，所加的偏壓與二極管導(dǎo)通方向相同時(shí)，波形向下，即鉗位值會(huì)降低V1。

常見(jiàn)的雙向二極管鉗位電路

在一些ADC檢測(cè)電路中會(huì)用兩個(gè)二極管進(jìn)行鉗位保護(hù)，原理很簡(jiǎn)單，0.7V為D1和D2的導(dǎo)通壓降，Vin進(jìn)來(lái)的電壓大于等于Vmax時(shí)，D1導(dǎo)通，Vout會(huì)被鉗位在Vmax；Vin小于等于Vmin時(shí)，Vout被鉗位在Vmin，一般D2的正極接地。

編輯：hfy