鉗位電路原理分析，二極管鉗位電路分析

本文解釋了箝位電路的工作原理。下面給出了不同鉗位電路（如正負(fù)鉗位器）的工作原理，以及電路圖和波形。

箝位電路用于將信號(hào)的正峰值或負(fù)峰值置于所需電平。直流分量只需在輸入信號(hào)中添加或減去即可。鉗位器也稱為IC恢復(fù)器和交流信號(hào)電平轉(zhuǎn)換器。

在某些情況下，如電視接收器，當(dāng)信號(hào)通過(guò)電容耦合網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它會(huì)失去其直流分量。這是使用鉗位電路將直流分量重新建立到信號(hào)輸入中的時(shí)候。雖然傳輸中損耗的直流分量與通過(guò)箝位電路引入的直流分量不同，但確定正或負(fù)信號(hào)偏移的極端程度在某個(gè)參考電平下的必要性很重要。

鉗位電路的類(lèi)型

箝位電路將正極或負(fù)極直流分量添加到輸入信號(hào)中，以便將其推到正極（如圖（a）所示）或負(fù)極（如圖（b）所示）。

正向夾緊器

當(dāng)信號(hào)被電路向上推時(shí)，該電路將稱為正鉗位器。當(dāng)信號(hào)向上移動(dòng)時(shí)，如圖（a）所示，信號(hào)的負(fù)峰值與零電平重合。

負(fù)極鉗位

當(dāng)信號(hào)被電路向下推時(shí)，該電路將稱為負(fù)鉗位器。如圖（b）所示，當(dāng)信號(hào)被推到負(fù)側(cè)時(shí)，輸入信號(hào)的正峰值與零電平重合。

二極管箝位電路的工作原理

對(duì)于箝位電路，至少需要三個(gè)元件——二極管、電容器和電阻器。有時(shí)還需要獨(dú)立的直流電源來(lái)引起額外的偏移。關(guān)于鉗位電路的要點(diǎn)是：

（i） 波形的形狀相同，但其電平向上或向下移動(dòng)，

（ii） 波形的峰峰值或均方根值不會(huì)因箝位電路而發(fā)生變化。因此，輸入波形和輸出波形將具有相同的峰峰值，即最大2V。如上圖所示。還必須注意的是，在交流電壓表中，輸入電壓和鉗位輸出電壓的讀數(shù)相同。

（iii） 波形的峰值和平均值會(huì)發(fā)生變化。在上圖中，輸入波形的峰值為Vmax，整個(gè)周期的平均值為零。箝位輸出在 2 V 最大值和 0（或 0 和 -2V最大值）之間變化。因此，箝位輸出的峰值為最大2V，平均值為V最大值。

（iv） 電阻R和電容C的值會(huì)影響波形。

（v） 電阻R和電容C的值應(yīng)根據(jù)電路的時(shí)間常數(shù)方程t = RC確定。這些值必須足夠大，以確保電容C兩端的電壓在二極管不導(dǎo)通的時(shí)間間隔內(nèi)不會(huì)發(fā)生顯著變化。在良好的鉗位電路中，電路時(shí)間常數(shù)t = RC應(yīng)至少是輸入信號(hào)電壓時(shí)間段的十倍。

首先考慮二極管正向偏置的條件是有利的。

箝位電路通常用于電視接收器中作為直流恢復(fù)器。發(fā)送到電視接收器的信號(hào)在通過(guò)容性耦合放大器后可能會(huì)丟失直流分量。因此，信號(hào)會(huì)失去其黑白參考電平和消隱電平。在將這些信號(hào)傳遞到顯像管之前，必須恢復(fù)這些參考電平。這是通過(guò)使用鉗位電路完成的。它們還應(yīng)用于存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器、模擬頻率計(jì)、電容計(jì)、分頻器和樓梯式波形發(fā)生器。

考慮負(fù)箝位電路，該電路將原始信號(hào)垂直向下移動(dòng)，如下圖所示。當(dāng)施加輸入信號(hào)時(shí)，二極管D將正向偏置，電容C以所示的極性充電。在輸入的正半周期內(nèi)，輸出電壓將等于二極管的勢(shì)壘電位V0，電容器充電至（V – VQ）。在負(fù)半周期內(nèi)，二極管變?yōu)榉聪蚱貌⒊洚?dāng)開(kāi)路。因此，對(duì)電容器電壓沒(méi)有影響。電阻R的值非常高，在輸入波形的負(fù)部分不能對(duì)C放電很多。因此，在負(fù)輸入期間，輸出電壓將是輸入電壓和電容電壓之和，等于 – V – （V— V 0） 或 – （2 V – V0）。峰峰值輸出的值將是負(fù)峰值電壓電平和正峰值電壓電平的差值等于V 0-［-（2V-V0）］或2 V。

下圖可以通過(guò)重新連接極性反轉(zhuǎn)的二極管來(lái)修改為正箝位電路。正箝位電路沿垂直向上移動(dòng)原始信號(hào)。正箝位電路如下圖所示。它包含一個(gè)二極管D和一個(gè)電容C，包含在負(fù)鉗位器中。電路中唯一的區(qū)別是二極管的極性是相反的。關(guān)于電路工作的其余說(shuō)明與負(fù)鉗位器的解釋相同。

要記住信號(hào)的直流電平以哪種方式移動(dòng)，請(qǐng)看下圖。請(qǐng)注意，二極管箭頭指向下方，與直流偏移的方向相同。

同樣，在下圖中，二極管箭頭指向上方，與直流移動(dòng)的方向相同。這意味著當(dāng)二極管指向上方時(shí)。我們有一個(gè)正直流鉗位器，當(dāng)二極管指向下方時(shí)，電路是負(fù)直流鉗位器。

下圖顯示了許多箝位電路及其對(duì)輸入信號(hào)的影響。下面顯示的所有圖都有方波輸入和輸出信號(hào)，正弦輸入也可以使用相同的程序。事實(shí)上，分析具有正弦輸入的鉗位網(wǎng)絡(luò)的一種方法是用具有相同峰值的方波替換正弦波信號(hào)。然后，生成的輸出將形成正弦響應(yīng)的包絡(luò)，如圖（g）所示，如圖（f）所示的網(wǎng)絡(luò)。 假設(shè)二極管是理想的，在繪制輸出波形時(shí)為 5 RC ? T/2。

鉗位電路的應(yīng)用

他們?cè)诼暭{和雷達(dá)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)了一些應(yīng)用

用作倍壓器

它們用于消除電路中的失真

用于電視等視頻處理設(shè)備