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 <ui<2.7v 时， V1管和 V2管均截止， 使其所在支路均开路， 故u0 = ui；

　　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 <ui<2.7v  时，uo = ui ， 因此得经过原点且斜率为1的线段BC；

　　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<ui<2.7v)， 输入信号能正常地传输到输出端。

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。