二極管可以設計出好玩的電路

利用二極管的單向導電性可以設計出好玩、實(shí)用的電路。

本文分析限幅電路和鉗位電路，是如何用二極管來(lái)實(shí)現的。

限幅電路

如下圖所示，當在正半周期，并且VIN大于等于0.7V，二極管正向導通。此時(shí)，

VOUT會(huì )被鉗位在0.7V上。

而當VIN小于0.7V時(shí)二極管是截止狀態(tài)，在負半周期時(shí)相當于電流反向，二極管也是截至狀態(tài)，此時(shí)VOUT=VIN，VOUT波形跟隨VIN變化。

限輻電路示意圖

根據上面限輻電路的原理，可以設計如下雙向限輻電路。

雙向限輻電路示意圖

然而有時(shí)候0.7V電壓不能滿(mǎn)足要求，那么，怎么產(chǎn)生不同大小的限幅電壓？

在電路中加入偏置電壓VBIAS，只有當VIN大于等于VBIAS時(shí)二極管才能導通。此時(shí)VOUT被鉗位，其值是0.7V+VBIAS，如下圖所示。

偏壓限幅電路示意圖

鉗位電路

下面是二極管結合電容實(shí)現的鉗位電路。分析中不考慮二極管的導通壓降，假設RC時(shí)間常數足夠大，從而使輸出波形不會(huì )失真。

鉗位電路原理

當輸入Vin在負半周期為負時(shí)，電流如下圖中紅色箭頭所示。二極管導通，電容逐漸充電至V，在此過(guò)程中Vout=0。

當輸入Vin在正半周為正時(shí)，電流如藍色箭頭所示。二極管截止，Vout等于電容上電壓加上正半周電壓V，此時(shí)Vout=2V。

鉗位電路原理

偏壓鉗位電路

跟限幅電路類(lèi)似的，為了獲得所需要的鉗位值，要在電路中加入偏置電壓，如下圖所示。

偏壓鉗位電路

當所加的偏壓與二極管導通方向一致，鉗位值會(huì )提高V1，Vout=2V+V1。

雙向二極管鉗位電路應用舉例

在某些電路中會(huì )利用兩個(gè)二極管的鉗位作用進(jìn)行保護，如下圖所示，假設0.7V為D1和D2的導通電壓。

• Vin大于等于Vmax，D1導通，Vout會(huì )被鉗位在Vmax

• Vin小于等于Vmin時(shí)，Vout被鉗位在Vmin

二極管鉗位保護電路