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為二極管限幅電路。

二極管限幅電路由一個或者多個二極管組成，二極管一般與輸入信號并聯(lián)，主要是用來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，因此一個二極管與輸入交流電源相連。但是，如果要限制一個完整的信號或正弦波形的兩半，則使用兩個二極管。

二極管限幅電路實例：半波整流電路就是一個十分典型的例子。當二極管正向偏置時，任何低于0的電壓都會被削掉，類似地，當二極管反向偏置時，任何高于0的電壓都會被削掉。

接下來，會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)過一定的電壓降（硅為0.7V，鍺為0.3V）后，電流開始流動，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。簡單來說，對于理想二極管正向偏置時會短路，反向偏置時會開路。

輸入信號可以具有任何形式或形狀，根據(jù)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(xiàn)二極管限幅后的波形。

三、二極管限幅電路原理分析

01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二極管，因為輸入信號的正極部分經(jīng)過二極管，它處于正向偏置狀態(tài)。

在正半周期內(nèi)，直到輸入電壓達到0.7V左右，二極管才會導通。一旦二極管開始導通，無論輸入電壓大小如何，二極管上只會出現(xiàn)一個正向壓降。輸出波形的正半周期描繪了這一點。

在負半周期間，二極管保持反向偏置（開路），整個輸入信號出現(xiàn)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

02負向二極管限幅電路

當改變二極管的方向，就會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

03正負周期限幅電路

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

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

正負向二極管限幅電路

04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，陽極需要 +0.7V 的電壓來對其進行正向偏置。然而，隨著偏置電壓的增加，陰極電位會增加到 VBIAS。例如：與二極管串聯(lián)的 EMF電池。

05正向偏置二極管限幅電路

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

正向偏置二極管限幅電路

06負向偏置二極管限幅電路

與正偏置二極管限幅電路類似，添加了一個與二極管串聯(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

07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(jù)限幅電路的要求或應用，每個支路的偏置電壓可以相同或不同。此外，可以通過使用可變電壓源來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說明正負循環(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。類似地，高幅度信號在很小的范圍內(nèi)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、波動和尖峰。

08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的作用類似于普通二極管（0.7V 正向壓降），但在反向時，它開始在齊納電壓 (VZ ) 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合適的串聯(lián)電阻來保護它免受損壞。

在下圖中，齊納二極管用于對兩個周期進行限幅。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 (VZ )。

正向齊納二極管限幅電路

下圖中顯示了基于兩個齊納二極管的全波限幅電路。在這個電路中，兩個周期都被限制在它們各自的齊納二極管的齊納電壓 (VZ ) 上。簡單地說，ZD1限制正周期，ZD2分別將負周期限制為?VZ1和 VZ2。

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。基于齊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。

通過包含兩個二極管，可以在兩個周期中獲得限幅。

通過使用與二極管串聯(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在齊納擊穿區(qū)域工作來用于削波電路。

基于齊納二極管的削波電路無需使用二極管偏置電壓。

五、二極管限幅器應用

組成調(diào)頻調(diào)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

審核編輯：湯梓紅