我們通過利用二極管的單向導電這個特性,便可以設計出非常有趣而且實用的電路。
限幅
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104063905807.jpg)
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104063905807.jpg)
如上圖所示,當輸入電壓VIN處于正半周期,而且大于或等于0.7V的時候,二極管D1是會正向導通的,這個時候輸出電壓VOUT便會被限制或者“鉗位”在0.7V左右。
還有當輸入電壓VIN處于負半周期時,二極管D1是處于截止狀態的,相當于電流是反向流動的。在這種情況時,輸出電壓VOUT和輸入電壓VIN相同,這便著輸出電壓VOUT的波形是會跟隨輸入電壓VIN的變化而變化的。
有了上圖的經驗,我們還可以根據上面的限輻電路的原理,設計出如下的雙向限輻電路。
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104063927705.jpg)
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104063927705.jpg)
如上圖,當輸入電壓處于正半周期且大于等于0.7V時,輸出電壓始終會被鉗位在0.7V左右,
當輸入電壓處于負半周期且大于等于0.7V時,輸出電壓始終會被鉗位在-0.7V左右。
但是有時候0.7V的電壓還是不能滿足限幅電路的需求,怎么辦呢?可以通過以下方法來設計出不同大小的限幅電壓:
便是在電路當中加上偏置電壓VBIAS之后,因此只有當輸入電壓VIN大于或者等于VBIAS的時候,二極管才能夠導通。這個時候,輸出的電壓VOUT便會被鉗位在0.7V加上VBIAS的值上面。
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104063945665.jpg)
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104063945665.jpg)
鉗位
在以下的二極管與電容的組合的鉗位電路的分析當中,我們假設RC時間常數很大,使輸出波形不會失真。還有,我們忽略二極管的導通壓降。
當輸入電壓Vin處于負半周期而且為負值的時候,電流便會按照紅色箭頭所指的方向流動。這個時候,二極管是會導通的,電容由開始逐漸充電直至充到電壓V。這個過程當中,輸出電壓Vout為0。
當輸入電壓Vin處于正半周期而且為正值的時候,電流會按照藍色箭頭所示的方向流動。這個時候,二極管是會截止的,輸出電壓Vout等于電容上的電壓加上正半周電壓V,因此此時Vout的電壓值為2V。
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104064000618.jpg)
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104064000618.jpg)
偏壓鉗位
我們為了在電路中獲得所需要的鉗位值,我們需要引入偏置電壓,這類似于限幅電路的處理方式。
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104064012562.jpg)
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104064012562.jpg)
我們當添加的偏置電壓與二極管導通方向為一致時,鉗位電壓便會比二極管導通電壓高上V1,這個時候的輸出電壓Vout等于2V加上偏壓V1。
以下是雙向二極管鉗位電路應用舉例
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104064024827.jpg)
![二極管 不同電壓輸出](http://m.jinrongwl.cn/uploadfile/2025/0104/20250104064024827.jpg)
在很多電路中,我們會利用兩個二極管的鉗位作用來保護電路。如上圖所示,假如兩個二極管D1和D2的導通電壓是0.7V。
我們當輸入電壓Vin大于或Vmax+0.7V時,二極管D1導通,并將Vout鉗位在Vmax+0.7V。換一句話說,Vout的值被限制在Vmax+0.7V,不會再增加,即使Vin繼續增加也是沒用的。
我們當輸入電壓Vin小于或等于Vmin-0.7V時,Vout會被鉗位在Vmin-0.7V。換一句話說,輸出電壓Vout的值被限制在Vmin-0.7V,不會再減小,即使Vin繼續減小也沒用。
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