什么是二極管限幅電路？正負(fù)向二極管限幅電路詳解

什么是二極管限幅電路？

在電子電路設(shè)計(jì)中，保持信號(hào)在一定的安全范圍內(nèi)是至關(guān)重要的。二極管限幅電路便是這樣一種保護(hù)電路，它利用二極管的單向?qū)щ娞匦詠硐拗菩盘?hào)的電壓幅度，防止電壓超過預(yù)設(shè)的上限或下限。

首先，讓我們了解什么是二極管限幅電路。二極管是一種半導(dǎo)體器件，具有陽(yáng)極（正極）和陰極（負(fù)極）。當(dāng)二極管陽(yáng)極的電位高于陰極時(shí)，電流可以通過二極管流動(dòng)，此時(shí)稱二極管為“導(dǎo)通”狀態(tài)；反之，如果陽(yáng)極電位低于陰極，電流則無法通過，稱二極管為“截止”狀態(tài)。利用這一特性，二極管可以用來限制電路中的電壓波動(dòng)。

正向二極管限幅電路：

在正向限幅電路中，二極管的陽(yáng)極接地，陰極接輸入信號(hào)。這種配置允許二極管在輸入信號(hào)高于地電平時(shí)導(dǎo)通。當(dāng)輸入信號(hào)的正半周超過二極管的開啟電壓（通常為0.6至0.7伏特）時(shí)，二極管導(dǎo)通，輸出電壓被限制在二極管開啟電壓附近。在輸入信號(hào)的負(fù)半周，二極管截止，輸出電壓跟隨輸入信號(hào)下降。因此，正向二極管限幅電路主要用于限制電路中的正電壓峰值。

在下圖中，你可以看到在輸入交流信號(hào)中連接了一個(gè)二極管，因?yàn)檩斎胄盘?hào)的正極部分經(jīng)過二極管，它處于正向偏置狀態(tài)。

在正半周期內(nèi)，直到輸入電壓達(dá)到0.7V左右，二極管才會(huì)導(dǎo)通。一旦二極管開始導(dǎo)通，無論輸入電壓大小如何，二極管上只會(huì)出現(xiàn)一個(gè)正向壓降。輸出波形的正半周期描繪了這一點(diǎn)。

在負(fù)半周期間，二極管保持反向偏置（開路），整個(gè)輸入信號(hào)出現(xiàn)在二極管兩端。這樣的電路僅在正周期期間截?cái)噍斎胄盘?hào)，即任何高于+0.7V 電壓都將被截?cái)唷?/p>

正向二極管削波電路只削波輸入正弦信號(hào)的正半周期。

二極管正向限幅電路波形圖

負(fù)向二極管限幅電路：

負(fù)向限幅電路中，二極管的陽(yáng)極連接輸入信號(hào)，陰極接電源正極。這種配置允許二極管在輸入信號(hào)低于電源電壓時(shí)導(dǎo)通。當(dāng)輸入信號(hào)的負(fù)半周低于二極管開啟電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，輸出電壓被限制在二極管開啟電壓附近。在輸入信號(hào)的正半周，二極管截止，輸出電壓跟隨輸入信號(hào)上升。因此，負(fù)向二極管限幅電路主要用于限制電路中的負(fù)電壓峰值。

當(dāng)改變二極管的方向，就會(huì)與正向二極管限幅電路相反 ，以下限幅電路僅在負(fù)周期期間限制電壓。工作原理與正向二極管限幅電路的描述相同，只是二極管偏置相反。負(fù)限幅電路將負(fù)電壓限制為-0.7V，任何小于此值的值都將被剪掉。

二極管負(fù)向限幅電路波形圖

總結(jié)來說，二極管限幅電路是一種簡(jiǎn)單而有效的電路保護(hù)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電源供應(yīng)、信號(hào)處理和通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。通過合理設(shè)計(jì)正向或負(fù)向二極管限幅電路，可以有效地保護(hù)敏感元件免受過高或過低的電壓影響。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，二極管限幅電路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用也在不斷地演化，以滿足更多樣化和復(fù)雜化的市場(chǎng)需求。