限幅電路

能按限定的范圍削平信號(hào)電壓波幅的電路，又稱限幅器或削波器。限幅電路常用于：①整形，如削去輸出波形頂部或底部的干擾；②波形變換，如將輸出信號(hào)中的正脈沖削去，只留下其中的負(fù)脈沖；③過(guò)壓保護(hù)，如強(qiáng)的輸出信號(hào)或干擾有可能損壞某個(gè)部件時(shí)，可在這個(gè)部件前接入限幅電路。

今天要說(shuō)的是二極管的限幅電路。

單個(gè)二極管限幅電路

一、實(shí)驗(yàn)電路1

分析：

假設(shè)二極管的正向壓降為0.7V

由二極管的單向?qū)щ娦钥芍?dāng)A點(diǎn)的電壓高于5.7V時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，UO= 5+二極管壓降

當(dāng)A點(diǎn)的電壓低于5.7V時(shí)，二極管截至，UO= Ui

1、VS 為直流電平 4V時(shí),看下此時(shí)輸出電壓：

由于A點(diǎn)電壓小于5.7V,二極管截止，此時(shí)二極管等效為一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，所以UO=Ui=4V

2、VS 為直流電平 6V時(shí),看下此時(shí)輸出電壓：

由于A點(diǎn)電壓大于5.7V,二極管導(dǎo)通，此時(shí)二極管等效為一個(gè)上正下負(fù)的電池，所以UO = 5+0.56= 5.56V（實(shí)際仿真二極管的壓降為0.56V）

再來(lái)看下電阻上的壓降：0.4358V （必須有電阻）

3、VG1 為幅值為6V,頻率為50Hz 的正弦波

根據(jù)1、2的分析，來(lái)看下上圖的仿真波形：

當(dāng)輸入信號(hào)大于5.56V時(shí)，二極管導(dǎo)通，UO = 5.56V （符合理論）

當(dāng)輸入信號(hào)小于5.56V時(shí)，二極管截止，UO = Ui （符合理論）

4、總結(jié)：可以看出這種電路可用于向上限幅，限制波形的最大值。

二、實(shí)驗(yàn)電路2

分析：

假設(shè)二極管的正向壓降為0.7V

由二極管的單向?qū)щ娦钥芍?dāng)A點(diǎn)的電壓高于4.3V時(shí)，二極管D1截止，UO= Ui

當(dāng)A點(diǎn)的電壓低于4.3V時(shí)，二極管導(dǎo)通，UO= 5-二極管壓降

1、VS 為直流電平 4V時(shí), 看下此時(shí)輸出電壓：

由于A點(diǎn)電壓小于4.3V,二極管導(dǎo)通，此時(shí)二極管等效為一個(gè)上負(fù)下正的電池，所以UO = 5-0.56= 4.44V（實(shí)際仿真二極管的壓降為0.56V）

再來(lái)看看電阻的壓降：-0.4258V

2、VS 為直流電平 6V時(shí),看下此時(shí)輸出電壓：

由于A點(diǎn)電壓大于4.3V,二極管截止，此時(shí)二極管等效為一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，所以UO = Ui = 6V

3、VG1 為幅值為6V,頻率為50Hz 的正弦波

根據(jù)1、2的分析，來(lái)看下上圖的仿真波形：

當(dāng)輸入信號(hào)大于4.44V時(shí)，二極管截止，UO = Ui （符合理論）

當(dāng)輸入信號(hào)小于4.44V時(shí)，二極管導(dǎo)通，UO = 4.44 （符合理論）

4、總結(jié)：可以看出這種電路可用于向下限幅，限制波形的最小值。

三、實(shí)驗(yàn)電路3

分析：

假設(shè)二極管的正向壓降為0.7V

由二極管的單向?qū)щ娦钥芍?dāng)Ui的電壓高于5.7V時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，UO= Ui-二極管壓降

當(dāng)Ui的電壓低于5.7V時(shí)，二極管截止，UO= 5V

1、VS 為直流電平 4V時(shí), 看下此時(shí)輸出電壓：

由于Ui<5.7V, 二極管截止，此時(shí)二極管等效為一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，UO=5V

2、VS 為直流電平 6V時(shí), 看下此時(shí)輸出電壓：

由于Ui> 5.7V, 二極管導(dǎo)通，此時(shí)二極管等效為一個(gè)左正右負(fù)的電池，UO= Ui - 0.56V=5.44V (二極管壓降為0.56V)

四、實(shí)驗(yàn)電路4

分析：

假設(shè)二極管的正向壓降為0.7V

由二極管的單向?qū)щ娦钥芍?dāng)Ui的電壓高于4.3V時(shí)，二極管D1截止，UO= 5V

當(dāng)Ui的電壓低于4.3V時(shí)，二極管導(dǎo)通，UO= Ui+ 二極管壓降。

1、VS 為直流電平 4V時(shí), 看下此時(shí)輸出電壓：

由于Ui<4.3V, 二極管導(dǎo)通，此時(shí)二極管等效為一個(gè)左負(fù)右正的電池，UO=Ui + 0.56= 4.56V (二極管壓降為0.56V)

2、VS 為直流電平6V時(shí), 看下此時(shí)輸出電壓：

由于Ui>4.3V, 二極管截止，此時(shí)二極管等效為一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)，UO=5V

雙二極管限幅電路

前面我們說(shuō)過(guò)了，實(shí)驗(yàn)電路1可以將輸入信號(hào)向上限幅，即限制其輸出的最大值，實(shí)驗(yàn)電路2可以將輸入信號(hào)向下限幅，即限制了輸入信號(hào)的最小值。一個(gè)簡(jiǎn)單雙二極管限幅電路，其結(jié)構(gòu)就是將實(shí)驗(yàn)電路1 和實(shí)驗(yàn)電路2結(jié)合在了一起，既限制信號(hào)的最大值，也限制信號(hào)的最小值。

這里可以理解為：將實(shí)驗(yàn)電路1的5V電池?fù)Q成了3.3V , 將實(shí)驗(yàn)電路2的5V電池?fù)Q成了0V

VG1幅值5V 頻率50Hz正弦波，看下仿真波形，

可見(jiàn)二極管壓降為0.61V

仿真波形數(shù)據(jù)符合理論：上限值：3.3+0.91=3.91V 下限值：0-0.61=-0.61V

編輯：黃飛

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