干貨|二極管限幅電路和鉗位電路分析
發(fā)布時(shí)間:2020-12-29 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】二極管最重要的特性是單向?qū)щ娦裕眠@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。
二極管最重要的特性是單向?qū)щ娦裕眠@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D1將超出的部分鉗位在0.7V,負(fù)半周通過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。
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