二極管這個元器件是非?;A且重要的。它具有多種用途,并且在許多電路中都被廣泛應用。其中,二極管鉗位電路應用是非常常用的一個。通過二極管鉗位電路,我們可以將一個輸入信號的電壓鉗位在某個特定的值,并且可以將這個值轉換為相應的電流輸出。這種電路可以被應用于許多不同的領域,例如數字邏輯電路、電源管理、信號處理等等??偟膩碚f,二極管鉗位電路的應用是非常廣泛且重要的,對于電子工程師來說是必須要掌握的基本技能之一。
二極管定義:
二極管通常由一個PN結構成,它具有單項導電的特性。這意味著在二極管中,電流只能從一個特定方向流過。當二極管應用于電路中時,電流只能從陽極流向陰極。不同種類的二極管具有不同的壓降值。對于硅材料二極管,壓降約為0.7伏特,對于材料鍺二極管,壓降約為0.3伏特,而對于肖特基二極管,壓降約為0.2伏特。
LED,或稱發光二極管,是一種特殊的二極管。它們具有不同的電壓降值,這取決于其制造材料和設計。與普通二極管不同,LED不僅可以導電,還可以發光。這是因為當電流通過LED時,電子與空穴結合,釋放出能量,導致LED發出光線。
現在,我們來重點學習最有代表性的硅管。硅是一種廣泛使用的半導體材料,因其穩定的物理和化學性質而在電子行業中受到高度重視。硅管的制造工藝成熟,成本低廉,因此被廣泛應用于各種電子設備中。
二極管的經典鉗位電路
上圖這個電路就是我們平時最常用的二極管鉗位電路,用來將輸入口的電壓鉗位在VCC+0.7與GND-0.7之間。具體的工作原理如下分析:
1.當輸入口的電壓小于等于GND-0.7時,二極管D1不導通,二極管D2導通,此時輸出口的電壓就會被鉗位在GND-0.7,無論輸入再小,輸出也不會變。
2.當輸入口電壓大于GND-0.7還有小于VCC+0.7這個區間時,二極管D1不導通,二極管D2也不導通,此時輸出口的電壓就是輸入口的電壓。
3.當輸出入口的電壓大于等于VCC+0.7時,二極管D1導通,二極管D2不導通,此時無論輸入口的電壓怎樣變化,輸出口的電壓始終是VCC+0.7以保護后級電路。
通過上述3步分析,我們可以得出無論輸入電壓是多少,它的輸出口電壓始終GND-0.7到VCC+0.7之間,因此就很好的保護了后級電路,以免損壞更多電子元器件。
下面介紹幾個二極管鉗位電路最常用的電路場景:
很常見的如上圖的電路,用外部向芯片內部輸入模擬量信號,我們為了防止外部的輸入信號電壓高低不穩定沖擊IO引腳內部電路,因此便引入了二極管鉗位保護電路。
上圖是又一個經典的二極管鉗位應用電路,用來做電平轉換,當輸入電平為5V電壓時,由于Vout端和前級電路不是一個系統,因此必須做電平轉換以免5V損壞后級元器件,由于應用了二極管經典鉗位電路,成功將5V鉗位到3.3V,不需要花其他代價。
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