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二極管限幅電路工作原理

發布時間：2020-04-13 責任編輯：lina

【導讀】二er極ji管guan最zui基ji本ben的de工gong作zuo狀zhuang態tai是shi導dao通tong和he截jie止zhi兩liang種zhong，利li用yong這zhe一yi特te性xing可ke以yi構gou成cheng限xian幅fu電dian路lu。所suo謂wei限xian幅fu電dian路lu，就jiu是shi指zhi限xian製zhi電dian路lu中zhong某mou一yi點dian的de信xin號hao幅fu度du大da小xiao，當dang信xin號hao幅fu度du大da到dao一yi定ding程cheng度du時shi，不bu讓rang信xin號hao的de幅fu度du再zai增zeng大da;當(dang)信(xin)號(hao)的(de)幅(fu)度(du)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)限(xian)製(zhi)的(de)幅(fu)度(du)時(shi)，限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)不(bu)工(gong)作(zuo)。具(ju)有(you)這(zhe)種(zhong)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)稱(cheng)為(wei)限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)，利(li)用(yong)二(er)極(ji)管(guan)來(lai)完(wan)成(cheng)這(zhe)一(yi)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)稱(cheng)為(wei)二(er)極(ji)管(guan)限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)。

二er極ji管guan最zui基ji本ben的de工gong作zuo狀zhuang態tai是shi導dao通tong和he截jie止zhi兩liang種zhong，利li用yong這zhe一yi特te性xing可ke以yi構gou成cheng限xian幅fu電dian路lu。所suo謂wei限xian幅fu電dian路lu，就jiu是shi指zhi限xian製zhi電dian路lu中zhong某mou一yi點dian的de信xin號hao幅fu度du大da小xiao，當dang信xin號hao幅fu度du大da到dao一yi定ding程cheng度du時shi，不bu讓rang信xin號hao的de幅fu度du再zai增zeng大da;當(dang)信(xin)號(hao)的(de)幅(fu)度(du)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)限(xian)製(zhi)的(de)幅(fu)度(du)時(shi)，限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)不(bu)工(gong)作(zuo)。具(ju)有(you)這(zhe)種(zhong)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)稱(cheng)為(wei)限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)，利(li)用(yong)二(er)極(ji)管(guan)來(lai)完(wan)成(cheng)這(zhe)一(yi)功(gong)能(neng)的(de)電(dian)路(lu)稱(cheng)為(wei)二(er)極(ji)管(guan)限(xian)幅(fu)電(dian)路(lu)。

圖5-40所示是二極管限幅電路。在電路中，Al是集成電路(一種常用元器件)，VT1和VT2是三極管(一種常用元器件)，Rl和R2是電阻器，VDl～VD6是二極管。

二極管限幅電路工作原理

1、電路分析思路 WH253K9JI

對電路中VD1和VD2作用分析的思路，主要說明下列幾點。

(1)從電路中可以看出，VD1、VD2、VD3和VD4、VD5、VD6兩組二極管的電路結構一樣，這兩組二極管在這一電路中所起的作用是相同的，所以隻要分析其中一組二極管的電路工作原理即可。

(2)集成電路Al的①腳通過電阻Rl與三極管VT1基極相連，顯然Rl是信號傳輸電阻，將①腳上輸出的信號通過Rl加到VT1基極(由於在集成電路Al的①腳與三極管VT1基極之間沒有隔直電容)。根據這一電路結構可以判斷：集成電路Al的①腳是輸出信號引腳，而且輸出直流和交流的複合信號。確定集成電路Al的①腳是信號輸出引腳的目的，是為了判斷二極管VD1在電路中的具體作用。

(3)集成電路Al的①腳輸出的直流電壓顯然不是很高，沒有高到讓外接的二極管處於導通狀態。理由是：如果集成電路Al的①腳輸出的直流電壓足夠高，那麼VD1、VD2和VD3導通，其導通後的內阻很小，這樣會將集成電路Al的①腳輸出的交流信號分流到地，對信號造成衰減，顯然這一電路中不需要對信號進行這樣的衰減。所以從這個角度分析得到的結論是：集成電路Al的①腳輸出的直流電壓不會高到讓VD1、VD2和VD3導通的程度。

(4)從集成電路Al酌①腳輸出的是直流和交流的疊加信號，它通過電阻Rl加到三極管VT1基極。VT1是NPN型三極管，如果加到VT1基極的正半周交流信號幅度出現很大的現象，就會使VT1的基極電壓很大而有燒壞VT1的危險。加到VT1基極的交流信號負半周信號幅度很大時，對VT1沒有燒壞的影響，因為VT1基極上的負極性信號使VT1基極電流減小。

(5)通過上述電路分析思路可以初步判斷，電路中的VD1、VD2、VD3是限幅保護二極管電路，用於防止集成電路Al的①腳輸出的交流信號正半周幅度太大而燒壞VT1。

從上述思路出發對VD1、VD2、VD3二極管電路進一步分析，分析如果符合邏輯，則可以說明上述電路分析思路是正確的。

2、二極管限幅電路

用畫出信號波形的方法分析電路工作原理有時相當管用，用於分析限幅電路尤其有效，圖5-41所示是電路中集成電路Al①腳上的信號波形示意圖。

二極管限幅電路工作原理

圖中，Ul是集成電路Al的①腳輸出信號中的直流電壓，①腳輸出信號中的交流電壓是“騎”在這一直流電壓上的。U2是限幅電壓值。

結合上述信號波形來分析這個二極管限幅電路，當集成電路Al的①腳輸出信號中的交流電壓比較小時，交流信號的正半周加上直流輸出電壓奶也沒有達到使VD1、VD2和VD3導通的程度，所以各二極管全部截止，對①腳輸出的交流信號沒有影響，交流信號通過Rl加到VT1中。

假設集成電路Al的①腳輸出的交流信號其正半周幅度在某期間很大，見圖中的信號波形，由於此時交流信號的正半周幅度加上直流電壓已超過二極管VD1、VD2和VD3正向導通的電壓值，如果每隻二極管的導通電壓是0.7V，那麼三隻二極管的導通電壓是2.1V。由於三隻二極管導通後的管壓降基本不變，即集成電路Al的①腳最大為2.1V，因此交流信號正半周超出部分被去掉(限製)，其超出部分信號其實降在了集成電路Al的①腳內電路中的電阻上(圖中未畫出)。

當集成電路Al的①腳直流和交流輸出信號的幅度小於2.1V時，這一電壓又不能使三隻二極管導通，這樣三隻二極管再度從導通轉入截止狀態，對信號沒有限幅作用。

3、電路分析細節 WG29AE20AA0

對於這一電路的具體分析細節，有如下幾點說明。

(1)集成電路Al的④腳輸出的負半周大幅度信號不會造成VT1過電流，因為負半周信號隻會使NPN型三極管的基極電壓下降，基極電流減小，所以無須加入對於負半周的限幅電路。

(2)上shang麵mian介jie紹shao的de是shi單dan向xiang限xian幅fu電dian路lu，這zhe種zhong限xian幅fu電dian路lu隻zhi能neng對dui信xin號hao的de正zheng半ban周zhou或huo負fu半ban周zhou大da信xin號hao部bu分fen進jin行xing限xian幅fu，對dui另ling一yi半ban周zhou信xin號hao不bu限xian幅fu。另ling一yi種zhong是shi雙shuang向xiang限xian幅fu電dian路lu，它ta能neng同tong時shi對dui正zheng、負半周信號進行限幅。

(3)引起信號幅度異常增大的原因是多種多樣的，例如偶然的因素(如電源電壓的波動)導致信號幅度在某瞬間增大許多，外界的大幅度幹擾脈衝竄入電路也是引起信號某瞬間異常增大的常見原因。

(4)三隻二極管VD1、VD2和VD3導通之後，集成電路Al的①腳上的直流和交流電壓之和是2.1V,這一電壓通過電阻Rl加到VT1基極，這也是VT1最高的基極電壓，這時的基極電流也是VT1最大的基極電流。

(5)由於集成電路Al的①腳和②腳外電路一樣，因此其外電路中的限幅保護電路工作原理一樣，分析電路時隻要分析一個電路即可。

(6)根據串聯電路特性可知，串聯電路中的電流處處相等，由此可以知道VD1、VD2和VD3三隻串聯二極管導通時同時導通，否則同時截止，絕不會出現串聯電路中的某隻二極管導通而某幾隻二極管截止的現象。

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