限幅电路原理


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并联限幅电路从输入端来分无非两种,一种是同相输入的并联限幅电路,一种是反向输入的并联限幅电路。下面一一进行说明。

一、同相输入并联限幅电路

电路原理图如下图1:

我们假设D1、D2的正向电压为VF,反向击穿电压为VR,运放为正负电源供电为±VCC

将Vi分为两种情况,

1) Vi>0时,a)当D1、D2均不导通时,此时的就是标准的同向放大电路Vo=Vi*(R1/R2+1);

b)当Vo比较大致使D1、D2导通,而D1、D2导通的临界点为:Vo=Vi+VF+VR,将Vo=Vi*R1/R2带入其中,可得Vi=(VF+VR)*R2/R1;限幅电路开始工作,将输出电压Vo限制在Vi+VR+VF,此时Vo=Vi+VR+VF;   

    Vi*(R1/R2+1);Vi<VF+VR)*R2/R1

       综上,可得Vo=        

Vi+VR+VF;Vi≥VF+VR)*R2/R1

 

2) Vi<0时,同理 ;

由此可得Vo和Vi的传递函数图像图2;

由上图可知限幅电路启动后并非真的把幅值限定到某一固定的数值,而是限定了Vo的增长速度,把它斜率限定到了1,只有在运放到达电源电压附近时,输出电压才不会随输入电压Vi改变而一直保持为电源电压附近。  

二、反相输入并联限幅电路

 如图3

1) Vi>0时,a)当D1、D2均不导通时,此时的就是标准的反向放大电路Vo=-Vi*(R1/R2);

b)当Vo比较大致使D1、D2导通,而D1、D2导通的临界点为:Vo=-(VF+VR),将Vo=-Vi*(R1/R2)带入其中,可得Vi=(VF+VR)*R2/R1;限幅电路开始  工作,将输出电压Vo限制在-(VF+VR),此时Vo=-(VF+VR);   

    -Vi*(R1/R2);Vi<(VF+VR)*R2/R1

       综上,可得Vo=        

                   -(VF+VR);  Vi≥(VF+VR)*R2/R1

2) Vi<0时,同理 ;

由此可得Vo和Vi的传递函数图像,如图4

该图和我们平时直观的限幅电路是相一致的。

注:文中的两个串联二极管是可以有其他的连接方式的,比如反并联、多个串联等等,总之根据实际的需求选择不同的连接方式,公式中的VF、VR也换成相应的具体数值。


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