二極管限位及鉗位電路

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1、二極管限位與鉗位電路發(fā)布時間:2011-12-1313:45:49訪問次數(shù):3802?????有一種二極管電路，稱為限位器(limiter或clipper)，S5H1410X01-Q0可將信號的電壓在某個固定值以上，或以下的部分截掉。另一種二極管電路，稱為鉗位器，可將直流電壓疊加到信號上，或者恢復信號的原有直流幅值。這一節(jié)我們將介紹限位器和鉗位器的二極管電路。???在學習完本節(jié)的內(nèi)容后，你應該能夠：說明并且分析二極管限位和鉗位電路的工作原理；說明二極管限位器的工作原理；計算出加上偏壓后的限位器輸出電壓；使用分壓器的偏壓方式，設定限位器的幅值；說明二極管鉗位器的工作原理

2、。??1.二極管限位器???圖2.34(a)顯示的二極管限位器(limiter或者clipper)，會限制或者截掉輸入電壓的正半周部分。當輸入電壓進入正半周期，二極管處于正向偏壓狀態(tài)。因為二極管的陰極是接地電位(OV)，于是陽極的電位就不能超過0.7V(假設此二極管是硅質(zhì))。于是輸入電壓超過這個數(shù)值時，A點的電位就被限制在10.7V。當輸入電壓降回到0.7V以下時，二極管就變成反向偏壓，而變成開路的狀態(tài)。輸出電壓的波形看起來與輸入電壓的負半周相似，但是波幅則是由R1和R2所組成的分壓器決定，計算式如下：?????????????????????????Vout（RL/

3、+R1+RL）×Vin???如果R1相較RL很小，于是Vout=Vin???如果將二極管反接，如圖2.34(b)，則輸入電壓的負半周會被截掉。在輸入電壓的負半周期間，此二極管是處于正向偏壓，因為二極管電壓降的緣故，A點的電壓維持在-0.7V。當輸入電壓超過-0.7V，二極管就不再處于正向偏壓，于是RL上就出現(xiàn)與輸入電壓成比例的電壓。????????????????????????(1)加上偏壓的限位器???可將偏壓yBIAS和二極管串聯(lián)，就可以調(diào)整交流電壓的值，如圖2.37所示。在A點的電壓必須等于+0.7V，此二極管才會成為正向偏壓而導通。一旦二極管導通后，在A點的

4、電壓就會被限制在+0.7V，于是所有高于此幅值的輸入電壓均會被截掉。?????????????????????要將輸出電壓限制在某個負電壓幅值，則二極管和偏壓必須如圖2.38一樣串聯(lián)起來。在這種情況之下，A點的電壓必須低于-VBrAS-0.7V，才能讓二極管處于正向偏壓狀態(tài)，因而產(chǎn)生如圖所示的限制幅值的效果。如果將二極管反接，就可將只有正半周期的輸入電壓才能輸出的限位器電路，修改成高于-0.7V的輸入電壓才能輸出，波形如圖2.39(a)所示。同樣地，可將只有負半周期的輸入電壓才能輸出的限位器電路，修改成低于-VBIAS+O.7V的輸入電壓才能輸出，波形如圖2.39(b

5、)所示。?????????????????????????????????????????(2)分壓器偏壓???我們一直使用各種偏壓源來說明二極管限位器的基本工作原理，其實可以利用電阻分壓器，將直流電源的電壓轉(zhuǎn)換成所需要的偏壓，如圖2.42所示。偏壓值按照下述的分壓公式中的電阻值，計算出來：??VBIAS=R3/R2+R3×VSUPPLY???正偏壓限位器顯示在圖2.42(a)，而負偏壓限位器則顯示在圖2.42(b)，可調(diào)式正偏壓限位器則顯示在圖2.42(c)。達些設定偏壓的電阻值，必須相對于RL很小，使流經(jīng)二極管的正向電流不會影響到偏壓。??????????????

6、??2.二極管鉗位器???鉗位器可以將直流電壓加到交流信號的電壓上。鉗位器有時又稱為直流重置器(DCrestorer)。圖2.45顯示的二極管鉗位器，可將正直流值加入輸出的波形。此電路的運作是由輸入電壓的第一個負半周開始。當輸入電壓開始進入負半周期，二極管成為正向偏壓，使電容器充電到接近輸入電壓的峰值(-0.7V)，如圖2.45(a)所示。在剛越過負半周的峰值后，二極管就成為反向偏壓。這是因為電容器會將二極管的陰極維持在-0.7V的電壓。電容器只能通過高阻抗值的放電。因此，由前一個負半周峰值到下一個負半周峰值期間，電容器只會釋放很少的電量。釋放的電量當然是由RL的阻抗

7、值決定。若要有良好的鉗位效果，RC的時間常數(shù)最少必須是輸入電壓周期的十倍。???鉗位器的作用，就是使電容器電壓維持在輸入電壓的峰值減去二極管電壓降。電容器屯壓基本上可視為與輸入電壓串聯(lián)的一個電池。RL電容器的電壓會與輸入電壓重疊相加，如圖2.45(b)所示。如果將二極管反接，就會有一個負直流電壓與輸入電壓相加，產(chǎn)生如圖2.46所示的輸出電壓波形。??????????????????????????????鉗位器電路通常應用于電視機，作為直流電壓重置器。接收到的合成視頻信號，通常是通過電容器耦合到放大器，因此會將信號中的直流部分濾除掉，造成黑白參考幅值