正二極管鉗位電路
正二極管限幅電路圖
在該二極管限幅電路中，在正弦輸入波形的正半周期期間，二極管正向偏置（陽(yáng)極比陰極更正）。為使二極管變?yōu)檎蚱茫仨毦哂写笥?0.7伏的輸入電壓幅度（對(duì)于鍺二極管為0.3伏）。
當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，二極管開(kāi)始導(dǎo)通并將電壓保持恒定在0.7V，直到正弦波形低于該值。因此，在正半周期期間，在二極管上獲得的輸出電壓不會(huì)超過(guò)0.7伏。
在負(fù)半周期期間，二極管反向偏置（陰極比陽(yáng)極更正）阻止電流流過(guò)自身，因此對(duì)正弦電壓的負(fù)半部分沒(méi)有影響，正負(fù)電壓不加改變地傳遞到負(fù)載。因此，二極管限制輸入波形的正半部分，并且被稱為正限幅電路。
負(fù)二極管鉗位電路
負(fù)二極管鉗位電路圖
這反過(guò)來(lái)也是如此。二極管在正弦波形的負(fù)半周期期間正向偏置，并將其限制或限幅為-0.7伏，同時(shí)允許正半周期在反向偏置時(shí)不變。由于二極管限制了輸入電壓的負(fù)半周期，因此它被稱為負(fù)限幅電路。
剪切兩個(gè)半周期
二極管剪切電路圖
如果我們?nèi)鐖D所示以反向并聯(lián)方式連接兩個(gè)二極管，那么正半導(dǎo)體半周期和負(fù)半周期將被截?cái)啵驗(yàn)槎O管D 1截?cái)嗾逸斎氩ㄐ蔚恼胫芷冢O管D 2截?cái)嘭?fù)半周期。然后二極管限幅電路可用于限制正半周期，負(fù)半周期或兩者。
對(duì)于理想二極管，上面的輸出波形將為零。然而，由于二極管上的正向偏壓降，實(shí)際的削波點(diǎn)分別出現(xiàn)在+0.7伏和-0.7伏。但是我們可以將這個(gè)±0.7V的閾值增加到我們想要的任何值，直到正弦波形的最大值（V PEAK），或者將更多的二極管串聯(lián)在一起，產(chǎn)生0.7伏的倍數(shù)，或者通過(guò)向電壓偏置添加一個(gè)電壓偏置二極管。
偏置二極管鉗位電路
為了產(chǎn)生用于不同電平的電壓波形的二極管限幅電路，偏置電壓V BIAS與二極管串聯(lián)，以產(chǎn)生如圖所示的組合限幅器。在二極管充分向前偏置導(dǎo)通之前，串聯(lián)組合上的電壓必須大于V BIAS + 0.7V。例如，如果V BIAS電平設(shè)置為4.0伏，則二極管陽(yáng)極端的正弦電壓必須大于4.0 + 0.7 = 4.7伏，才能使其正向偏置。高于此偏置點(diǎn)的任何陽(yáng)極電壓電平都會(huì)被截?cái)唷?/div>
正偏壓二極管剪切
正偏壓二極管削波電路圖
同樣，通過(guò)反轉(zhuǎn)二極管和電池偏置電壓，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出波形的負(fù)半周期保持在-V BIAS -0.7V電平，如圖所示。
負(fù)偏壓二極管封裝
負(fù)偏壓二極管鉗位電路圖
可以通過(guò)改變二極管的偏置電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)可變二極管限幅或二極管限制電平。如果要鉗制正半周和負(fù)半周，則使用兩個(gè)偏置限幅二極管。但對(duì)于正負(fù)二極管鉗位，偏置電壓不必相同。正偏壓可以是一個(gè)電平，例如4伏，而負(fù)偏壓可以是另一個(gè)，例如6伏，如圖所示。
不同偏置電平的二極管剪切
偏置二極管剪切電路圖
當(dāng)正半周期電壓達(dá)到+4.7 V時(shí)，二極管D 1導(dǎo)通并將波形限制在+4.7 V.二極管D 2直到電壓達(dá)到-6.7 V才導(dǎo)通。因此，所有正電壓都高于+4.7 V且低于-6.7 V的負(fù)電壓會(huì)自動(dòng)削減。
偏置二極管限幅電路的優(yōu)點(diǎn)在于它可以防止輸出信號(hào)超過(guò)輸入波形的兩個(gè)半周期的預(yù)設(shè)電壓限制，輸入波形可以是來(lái)自噪聲傳感器或電源的正負(fù)電源軌的輸入。
如果二極管限幅電平設(shè)置得太低或輸入波形太大，那么兩個(gè)波形峰值的消除可能會(huì)以方波形波形結(jié)束。
二極管箝位總結(jié)
除了用作整流器之外，二極管還可用于夾住特定直流電平的波形的頂部，底部或兩者，并將其傳遞到輸出而不會(huì)失真。在上面的例子中，我們假設(shè)波形是正弦波，但理論上可以使用任何形狀的輸入波形。
二極管鉗位電路用于消除幅度噪聲或電壓尖峰，電壓調(diào)節(jié)或從現(xiàn)有信號(hào)產(chǎn)生新波形，例如將正弦波形的峰值平方以獲得如上所示的矩形波形。
“二極管限幅”的最常見(jiàn)應(yīng)用是作為在感性負(fù)載上并聯(lián)連接的飛輪或續(xù)流二極管，以保護(hù)開(kāi)關(guān)晶體管形成反向電壓瞬變。
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