二极管限幅电路的讲解
一、定义:
所谓二极管限幅电路,就是利用二极管的导通电压原理,通过N个二极管和N个恒压源巧妙配合使输出Uo保持恒定值,如下图硅二极管限幅电路模型所示:
二、分析电路:
(1) 工作电路分析
由于 V1管的阴极电位恒为2v,V2 管的阳极电位恒为 -4v, 因此,
当ui > 2.7v 时,V1管导通, 其管压降恒为 0.7v , V2 管截止, 使其所在支路开路, 故u0
恒等于2.7v;
当 -4.7v
当 ui<-4.7v 时, V1管 截 止, V2管 导 通, 故u0恒 等 于-4.7v。
电阻的作用:当ui的绝对值过大且远远超过限幅值u0时,由于限幅电路的发生作用,只会引起电阻上的电流会变化,电阻两边电压会恒定,u0也跟着恒定。
思路:首先明确,在工程中我们往往让uo 不会跟随 ui 的变化而变化,这时利用所需的u0去设计限幅电路;
从二极管着手,隐藏条件是二极管导通电压为0.7v;
接着,分析时电压计算都是从阳极方向看向阴极做减法;
最后,靠近二极管需放置恒压源,根据需要的uo值,考虑恒压源的压值大小以及正负性,还需考虑放置在二极管的阳极端还是阴极端。
(2) 画出电压传输特性
根据上述分析结果, 可画出电压传输特性曲线, 如图 (b) 所示。
电压传输特性曲线以 ui 作横坐标, 以 u0 作纵坐标;
当 ui > 2.7v时 ,u0 = 2.7v , 因此得水平线段AB;
当 -4.7v
当 ui<-4.7v 时 , uo = -4.7v , 因此得水平线段CD。
从中总结出:画曲线图时,往往会以自变量做X轴 因变量做Y轴;
BC线用斜率为1来表示是因为u0完全跟随ui, 只有在-4v< ui <2.7v的情况下,二极管V1、V2均截止导致u0遵循ui规律。
三、引入交流限幅
从上面强调的都是ui为直流源,还不明显看出限幅作用,引入交流信号ui=10sin(wt) V看u0的动态变化。
根据(1) 中分析结果, 可画出 动态ui和u0的波形, 如图 ( c) 所示。
当输入正电压超过 2.7v 时(大于2.7v), 输出被限幅在2.7v 上;
当输入负电压值超过-4.7V 时(小于-4.7v), 输出被限幅在 -4.7v 上;
当输入值未超过规定的限幅值时(-4.7v
这样的电路称为双向限幅电路, 也称削波电路, 它用以限制信号的电压范围, 常用作保护电路。