二极管钳位电路的原理与实际应用

写在前面

本文参考了什么是二极管钳位的作用及原理? - 知乎

针对一些文章讲述错误的地方进行了更正,在讲述不清楚的地方进行了详细的解释,还请各位两篇文章结合而看,效果更佳。

钳位电路说明 

1.我们都知道二极管具有单向导电性,可以利用二极管这一特性来对电路整流,也就是我们的整流电路。另外还可以利用这一特性来对电路某点电压钳位,这就是所谓的钳位电路。

2.钳位的定义:就是将信号强行钳制到某一电位上,抬高或降低信号的基准电位,但不改变原信号的波形,这就是钳位了。

3.电路结构:二极管D、电容C、电阻R

4.钳位电路分为:正向钳位和负向钳位电路

5.分析电路是我们将二极管想象为理想状态,RC时间常数也无限制足够大,无波形失真。且所有交流信号都可产生钳位功能

6.利用二极管的单向导电性,当二极管负极接地时,则正极端电路的电位比地高时,二极管会导通将其电位拉下来,即正极端电路被钳位零电位或零电位以下(忽略管压降)。

7、利用二极管的单向导电性,当二极管正极接地时,则负极端电路的电位比地高时,二极管会截止,其电位将不会受二极管的任何影响

8. 二极管钳位是利用了二极管的单向导电性,即当二极管负极电压大于正极时,二极管截止,而当正极电压大于负极时,二极管导通。

钳位电路的工作原理 

二极管钳位是利用了二极管的单向导电性,就是当二极管负极电压大于正极时,二极管截止,而当正极电压大于负极并且导通之后,二极管两端电压被限制在它的管压降上,硅管约为0.7V,这就说二极管两端电压被钳位在0.7V上。如果二极管负极接5V,那么正极电压就是5V+0.7=5.7V。如果二极管正极接5V,那么负极电压就是5V-0.7V=4.3V。

经典电路应用 

二极管D1和D2也是起钳位作用,当输入信号大于3.3V时,二极管D1导通,将输入电压钳位在3.3V+0.7V=4V上。而当输入信号小于-3.3V时,二极管D21导通,将输入电压钳位在-3.3V-0.7V=-4V上,这样将输入信号钳制在+4V到-4V的一定范围,达到保护后级电路。

这个电路理解起来有一小点难度,我的理解如下:

首先Vout处相当于一个负载并联的电压,然后实际电流流向应该是从Vcc流向Vdd,基于这个条件我们来看以下三种情况。

1. 当Vin大于等于0.7V时,那么显而易见D1是导通的,因此有电流流过,那么我们要求电流流向是从Vcc到Vdd,那么D2至少也该是导通的,因此不能有反向电压加在D2上,所以此时Vout被钳位在了0.7V。

2. 同理,当Vin小于等于-0.7V时,为保证D1上没有反向电压,Vout被钳位在-0.7V。

3. 当Vin小于0.7V且大于-0.7V时,符合要求。

(以上均为个人理解,如有错误,还请指出)

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