二極管限幅電路的講解


一、定義:

所謂二極管限幅電路,就是利用二極管的導通電壓原理,通過N個二極管和N個恆壓源巧妙配合使輸出Uo保持恆定值,如下圖硅二極管限幅電路模型所示:

 

 二、分析電路:

(1) 工作電路分析

  由於 V1管的陰極電位恆為2v,V2 管的陽極電位恆為 -4v, 因此,

  當ui > 2.7v 時,V1管導通, 其管壓降恆為 0.7v ,   V2 管截止, 使其所在支路開路, 故u0
恆等於2.7v

  當 -4.7v <ui<2.7v 時, V1管和 V2管均截止, 使其所在支路均開路, 故u0 = ui

  當 ui<-4.7v 時, V1管 截 止, V2管 導 通, 故u0恆 等 於-4.7v。

  電阻的作用:當ui的絕對值過大且遠遠超過限幅值u0時,由於限幅電路的發生作用,只會引起電阻上的電流會變化,電阻兩邊電壓會恆定,u0也跟着恆定。

 思路:首先明確,在工程中我們往往讓uo 不會跟隨 ui 的變化而變化,這時利用所需的u0去設計限幅電路;

    從二極管着手,隱藏條件是二極管導通電壓為0.7v;

    接着,分析時電壓計算都是從陽極方向看向陰極做減法;

    最后,靠近二極管需放置恆壓源,根據需要的uo值,考慮恆壓源的壓值大小以及正負性,還需考慮放置在二極管的陽極端還是陰極端。

(2) 畫出電壓傳輸特性

 根據上述分析結果, 可畫出電壓傳輸特性曲線, 如圖 (b) 所示。
電壓傳輸特性曲線以 ui 作橫坐標, 以 u0 作縱坐標;

   ui > 2.7v時  ,u0 = 2.7v  , 因此得水平線段AB;

  當  -4.7v <ui<2.7v  時,uo = ui , 因此得經過原點且斜率為1的線段BC;

  當 ui<-4.7v   uo = -4.7v  ,    因此得水平線段CD。

從中總結出:畫曲線圖時,往往會以自變量做X軸 因變量做Y軸;

  BC線用斜率為1來表示是因為u0完全跟隨ui, 只有在-4v< ui <2.7v的情況下,二極管V1、V2均截止導致u0遵循ui規律。

三、引入交流限幅

  從上面強調的都是ui為直流源,還不明顯看出限幅作用,引入交流信號ui=10sin(wt) V看u0的動態變化。

根據(1) 中分析結果, 可畫出 動態ui和u0的波形, 如圖 c) 所示。

 

  當輸入正電壓超過 2.7v 時(大於2.7v), 輸出被限幅在2.7v 上;

  當輸入負電壓值超過-4.7V 時(小於-4.7v), 輸出被限幅在 -4.7v 上;

  當輸入值未超過規定的限幅值時(-4.7v<ui<2.7v), 輸入信號能正常地傳輸到輸出端。

這樣的電路稱為雙向限幅電路, 也稱削波電路, 它用以限制信號的電壓范圍, 常用作保護電路。

 




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