二极管的限幅电路工作原理

限幅电路

能按限定的范围削平信号电压波幅的电路，又称限幅器或削波器。限幅电路常用于：①整形，如削去输出波形顶部或底部的干扰；②波形变换，如将输出信号中的正脉冲削去，只留下其中的负脉冲；③过压保护，如强的输出信号或干扰有可能损坏某个部件时，可在这个部件前接入限幅电路。

今天要说的是二极管的限幅电路。

单个二极管限幅电路

一、实验电路1

分析：

假设二极管的正向压降为0.7V

由二极管的单向导电性可知，当A点的电压高于5.7V时，二极管D1导通，UO= 5+二极管压降

当A点的电压低于5.7V时，二极管截至，UO= Ui

1、VS 为直流电平 4V时,看下此时输出电压：

由于A点电压小于5.7V,二极管截止，此时二极管等效为一个断开的开关，所以UO=Ui=4V

2、VS 为直流电平 6V时,看下此时输出电压：

由于A点电压大于5.7V,二极管导通，此时二极管等效为一个上正下负的电池，所以UO = 5+0.56= 5.56V（实际仿真二极管的压降为0.56V）

再来看下电阻上的压降：0.4358V （必须有电阻）

3、VG1 为幅值为6V,频率为50Hz 的正弦波

根据1、2的分析，来看下上图的仿真波形：

当输入信号大于5.56V时，二极管导通，UO = 5.56V （符合理论）

当输入信号小于5.56V时，二极管截止，UO = Ui （符合理论）

4、总结：可以看出这种电路可用于向上限幅，限制波形的最大值。

二、实验电路2

分析：

假设二极管的正向压降为0.7V

由二极管的单向导电性可知，当A点的电压高于4.3V时，二极管D1截止，UO= Ui

当A点的电压低于4.3V时，二极管导通，UO= 5-二极管压降

1、VS 为直流电平 4V时, 看下此时输出电压：

由于A点电压小于4.3V,二极管导通，此时二极管等效为一个上负下正的电池，所以UO = 5-0.56= 4.44V（实际仿真二极管的压降为0.56V）

再来看看电阻的压降：-0.4258V

2、VS 为直流电平 6V时,看下此时输出电压：

由于A点电压大于4.3V,二极管截止，此时二极管等效为一个断开的开关，所以UO = Ui = 6V

3、VG1 为幅值为6V,频率为50Hz 的正弦波

根据1、2的分析，来看下上图的仿真波形：

当输入信号大于4.44V时，二极管截止，UO = Ui （符合理论）

当输入信号小于4.44V时，二极管导通，UO = 4.44 （符合理论）

4、总结：可以看出这种电路可用于向下限幅，限制波形的最小值。

三、实验电路3

分析：

假设二极管的正向压降为0.7V

由二极管的单向导电性可知，当Ui的电压高于5.7V时，二极管D1导通，UO= Ui-二极管压降

当Ui的电压低于5.7V时，二极管截止，UO= 5V

1、VS 为直流电平 4V时, 看下此时输出电压：

由于Ui<5.7V, 二极管截止，此时二极管等效为一个断开的开关，UO=5V

2、VS 为直流电平 6V时, 看下此时输出电压：

由于Ui> 5.7V, 二极管导通，此时二极管等效为一个左正右负的电池，UO= Ui - 0.56V=5.44V (二极管压降为0.56V)

四、实验电路4

分析：

假设二极管的正向压降为0.7V

由二极管的单向导电性可知，当Ui的电压高于4.3V时，二极管D1截止，UO= 5V

当Ui的电压低于4.3V时，二极管导通，UO= Ui+ 二极管压降。

1、VS 为直流电平 4V时, 看下此时输出电压：

由于Ui<4.3V, 二极管导通，此时二极管等效为一个左负右正的电池，UO=Ui + 0.56= 4.56V (二极管压降为0.56V)

2、VS 为直流电平6V时, 看下此时输出电压：

由于Ui>4.3V, 二极管截止，此时二极管等效为一个断开的开关，UO=5V

双二极管限幅电路

前面我们说过了，实验电路1可以将输入信号向上限幅，即限制其输出的最大值，实验电路2可以将输入信号向下限幅，即限制了输入信号的最小值。一个简单双二极管限幅电路，其结构就是将实验电路1 和实验电路2结合在了一起，既限制信号的最大值，也限制信号的最小值。

这里可以理解为：将实验电路1的5V电池换成了3.3V , 将实验电路2的5V电池换成了0V

VG1幅值5V 频率50Hz正弦波，看下仿真波形，

可见二极管压降为0.61V

仿真波形数据符合理论：上限值：3.3+0.91=3.91V 下限值：0-0.61=-0.61V

编辑：黄飞