今天來(lái)給大家分享一下二極管限幅電路的知識，主要是二極管限幅原理分析。

一、什么是二極管限幅電路？

二極管限幅什么意思？在某些電路中，交流信號用于某個(gè)特定電平為了該電平交流輸入信號被限制在某些值，用于將信號限制在指定值的電路稱(chēng)為二極管限幅電路。

二極管限幅電路由一個(gè)或者多個(gè)二極管組成，二極管一般與輸入信號并聯(lián)，主要是用來(lái)限制或者切斷輸入信號。二極管限幅電路的輸出取決于二極管的方向和輸入信號。

在某些電路中，只有一半的波被限制，因此一個(gè)二極管與輸入交流電源相連。但是，如果要限制一個(gè)完整的信號或正弦波形的兩半，則使用兩個(gè)二極管。

二極管限幅電路實(shí)例：半波整流電路就是一個(gè)十分典型的例子。當二極管正向偏置時(shí)，任何低于0的電壓都會(huì )被削掉，類(lèi)似地，當二極管反向偏置時(shí)，任何高于0的電壓都會(huì )被削掉。

接下來(lái)，會(huì )較為詳細地介紹二極管限幅電路的工作原理。

二、二極管限幅什么原理？

一般的二極管可以在正向或反向偏置條件下工作。

在正向偏置中，經(jīng)過(guò)一定的電壓降（硅為0.7V，鍺為0.3V）后，電流開(kāi)始流動(dòng)，二極管上的電壓降保持恒定（0.7V或0.3V）。

在反向偏置中，二極管不導通，輸入信號在二極管上反射不變。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，對于理想二極管正向偏置時(shí)會(huì )短路，反向偏置時(shí)會(huì )開(kāi)路。

輸入信號可以具有任何形式或形狀，根據電路應用可以是單向或雙向的。正弦信號是最常用的交流（雙向）信號，能夠比較形象地展現二極管限幅后的波形。

三、二極管限幅電路原理分析

1、正向二極管限幅電路

在下圖中，你可以看到在輸入交流信號中連接了一個(gè)二極管，因為輸入信號的正極部分經(jīng)過(guò)二極管，它處于正向偏置狀態(tài)。

在正半周期內，直到輸入電壓達到0.7V左右，二極管才會(huì )導通。一旦二極管開(kāi)始導通，無(wú)論輸入電壓大小如何，二極管上只會(huì )出現一個(gè)正向壓降。輸出波形的正半周期描繪了這一點(diǎn)。

在負半周期間，二極管保持反向偏置（開(kāi)路），整個(gè)輸入信號出現在二極管兩端。這樣的電路僅在正周期期間截斷輸入信號，即任何高于+0.7V 電壓都將被截斷。

正向二極管削波電路只削波輸入正弦信號的正半周期。

二極管正向限幅電路波形圖

2、負向二極管限幅電路

當改變二極管的方向，就會(huì )與正向二極管限幅電路相反，以下限幅電路僅在負周期期間限制電壓。工作原理與正向二極管限幅電路的描述相同，只是二極管偏置相反。負限幅電路將負電壓限制為-0.7V，任何小于此值的值都將被剪掉。

二極管負向限幅電路波形圖

3、正負周期限幅電路

正負限幅電路的組合是在兩個(gè)周期中限制電壓的限幅電路。二極管反向并聯(lián)排列，其中一個(gè)導通，另一個(gè)保持開(kāi)路。

在正半周期間，二極管 D1導通，D2保持開(kāi)路。反向操作發(fā)生在負循環(huán)期間。輸出波形在正半周期內限制為 +0.7V，在負半周期內限制為 -0.7V。

正負向二極管限幅電路

4、偏置二極管限幅電路

只有二極管限幅電路產(chǎn)生的電壓限制正向電壓降。為了增加限制，偏置電壓與二極管串聯(lián)使用，以增加二極管開(kāi)始導通的電壓水平。在僅二極管的正周期限幅電路中，二極管的陰極處于零電位，陽(yáng)極需要 +0.7V 的電壓來(lái)對其進(jìn)行正向偏置。然而，隨著(zhù)偏置電壓的增加，陰極電位會(huì )增加到 VBIAS。例如：與二極管串聯(lián)的 EMF電池。

5、正向偏置二極管限幅電路

在下圖中，顯示了一個(gè)正偏置二極管限幅器電路。該電路限制任何高于 +0.7+V BIAS的電壓。

正向偏置二極管限幅電路

6、負向偏置二極管限幅電路

與正偏置二極管限幅電路類(lèi)似，添加了一個(gè)與二極管串聯(lián)的偏置電壓，但極性相反。偏置有助于二極管的反向偏置，與未偏置的二極管相比，正向偏置二極管需要增加的電壓。這種電路將任何電壓限制在 -0.7-VBIAS以下。

負向偏置二極管限幅電路

7、正負周期偏置限幅電路

為了夾住正負周期，正負偏置二極管組合在一起。根據限幅電路的要求或應用，每個(gè)支路的偏置電壓可以相同或不同。此外，可以通過(guò)使用可變電壓源來(lái)制作可變電壓限幅電路。

正負周期偏置限幅電路

在上圖中，使用不同的偏置電壓來(lái)說(shuō)明正負循環(huán)期間的工作。對于正周期和負周期，削波分別發(fā)生在 +0.7+3=3.7V 和 -0.7-5=-5.7V。

非常低幅度信號的輸出波形在很大程度上被削波，導致方波。類(lèi)似地，高幅度信號在很小的范圍內被削波，并在輸出端產(chǎn)生方波。二極管電路的應用是消除輸入信號中的噪聲、波動(dòng)和尖峰。

8、齊納二極管限幅電路

合適的限幅電路是一種可以設計為精確限制電壓并使用最少組件的限幅電路。偏置二極管限幅器需要偏置電壓，這會(huì )增加電路的工作量和成本。

在限幅電路中使用齊納二極管可以避免偏置電壓的要求。齊納二極管在正向偏置時(shí)的作用類(lèi)似于普通二極管（0.7V 正向壓降），但在反向時(shí)，它開(kāi)始在齊納電壓 (V Z ) 以上導通。反向電流迅速增加，而齊納二極管兩端的電壓保持相當恒定。齊納電流的快速增加需要一個(gè)合適的串聯(lián)電阻來(lái)保護它免受損壞。

在下圖中，齊納二極管用于對兩個(gè)周期進(jìn)行限幅。然而，負周期限幅在某種程度上受限于正向電壓降。齊納二極管在負周期期間低于該正向電壓降導通，在正周期期間高于齊納電壓 (V Z )。

正向齊納二極管限幅電路

下圖中顯示了基于兩個(gè)齊納二極管的全波限幅電路。在這個(gè)電路中，兩個(gè)周期都被限制在它們各自的齊納二極管的齊納電壓 (V Z ) 上。簡(jiǎn)單地說(shuō)，Z D1限制正周期，Z D2分別將負周期限制為 V Z1和 V Z2。

正負周期齊納二極管限幅電路

齊納二極管的范圍很廣，具有不同的齊納電壓電平，因此可用于限幅電路以獲得所需的電壓限制?；邶R納二極管的限幅器主要用于電壓保護電路。

四、二極管限幅特性

• 限幅電路將電壓限制或壓制在一定水平。

• 輸出波形取決于輸入信號和電路本身。

• 通過(guò)包含兩個(gè)二極管，可以在兩個(gè)周期中獲得限幅。

• 通過(guò)使用與二極管串聯(lián)的偏置電壓可以獲得不同的限幅電壓電平。

• 齊納二極管也可以通過(guò)在齊納擊穿區域工作來(lái)用于削波電路。

• 基于齊納二極管的削波電路無(wú)需使用二極管偏置電壓。

五、二極管限幅器應用

• 組成調頻調制的發(fā)射器

• 可以為任何電路提供尖峰保護

• 可以恢復任何波形的幅度

• 常用于限制電壓值

• 整形電路

• 也用于電視