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一、簡介

二極管有單相導電的特性，由此特性可以構(gòu)成各類限幅電路，這也是二極管的基本應(yīng)用之一，限幅是指對脈沖波形向上或向下有一個界限，在二極管導通后，正負極之間保持固定的導通電壓，進而起到對波形整形，對電路保護。 本文介紹幾種常見的由二極管組成的限幅電路，以Multisim仿真的過程來理論分析一下工作原理，我們做以下約定：二極管為理想二極管，負載以電阻性負載為示例，示波器A通道接輸入，波形以紅色表示，B通道接輸出，波形以藍色表示。

(資料圖)

二、串聯(lián)限幅電路

把二極管與負載串聯(lián)，可以組成串聯(lián)限幅電路，此電路與半波整流電路完全相同，當二極管正向串聯(lián)時，可以保留正向波形，去掉負向波形，這電路也稱為是串聯(lián)下限幅電路; 當二極管負向串聯(lián)時，可以保留負向波形，去掉正向波形，這電路也稱為串聯(lián)上限幅電路。 這兩種波形上的限制邊界是0V。

由于與半波整流電路完全相同，此處不再多說。 此處把圖再貼一下：

需要注意的是：輸入信號可以是任意周期性、非周期性的波形，比如三角波、矩形波、其它干擾等。

三、并聯(lián)限幅電路

二極管與負載處于并聯(lián)時，則構(gòu)成并聯(lián)限幅電路。 并聯(lián)限幅電路有限制上部分、下部分、雙限幅三種電路，二極管與一個直流電源串聯(lián)，這個直流電源的電壓與電源輸入電壓共同決定輸出電平。 當二極管負極為輸出端與負載相連時，叫作并聯(lián)下限限幅電路; 當二極管家正極為輸出端與負載相連時，叫作并聯(lián)上限限幅電路。 注意以下電路中R1不是負載，負載未畫出。

下圖圖3中，設(shè)二極管導通電壓為0.6V，與二極管串聯(lián)直流電源電壓為V1。 輸入為一個峰峰值是40V、頻率是50Hz的交流信號，當輸入信號大于V1-0.6V時，二極管D1截止，輸出電壓與輸入電壓相同; 當輸入信號小于V1-0.6V時，二極管D1導通，輸出電壓被限定在V1-0.6V。 實現(xiàn)了下限幅作用。

下圖圖4中，設(shè)二極管導通電壓為0.6V，與二極管串聯(lián)直流電源電壓為V1。 輸入為一個峰峰值是40V、頻率是50Hz的交流信號，當輸入信號大于V1+0.6V時，二極管D1導通，輸出電壓被限定在V1+0.6V; 當輸入信號小于V1+0.6V時，二極管D1截止，輸出電壓與輸入電壓相同。 實現(xiàn)了上限幅作用。

下圖圖5，由D1、D2組成雙限幅電路，D1和V1(DC15V)電源組成并聯(lián)上限限幅電路，D2和V2(DC2V)電源組成并聯(lián)下限限幅電路，所以最終輸出波形在(V1+0.6)V和(V2-0.6)V之間，見示波器中藍色波形。 注意在雙限幅電路中，上限限幅的直流電源電壓要高于下限限幅的直流電源電壓，以下圖為例，要求V1>V2。

四、鉗位電路

鉗位電路是將輸入電壓的最大值或最小值鉗制在某一電平，并不改變輸入波形，只是向上或向下進行了移動。

分析此類電路時，額外進行以下假設(shè)：RC的時間常數(shù)合適，不致于使波形發(fā)生失真。

4.1 下移負鉗位電路

此類電路見下圖，V1=0，即二極管負極接地，當輸入Uin為正半周時，二極管D1導通，Uin給電容C1充電至Uin(左正右負); 當輸入為負半周時，二極管D1截止，Vo=Vc(負)+Uin負半周。 如下圖6、圖7所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍色為輸出信號波形，被下移到0V(V1)以下，基線-20V，所以被稱為下移負鉗位電路。

4.2 下移正偏壓鉗位電路

此電路與上述不同點是V1不為0，接法保持為上正下負，當D1導通時，給C1充電到V1電壓值; 當D1截止時，輸出為Vo=Vc(負)+Uin負半周。 如下圖8、圖9所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍色為輸出信號波形，被下移到V1以下，基線為-15V(V1-Vp)，又由于V1為正，所以被稱為下移正偏壓鉗位電路。

4.3 下移負偏壓鉗位電路

負偏壓與正偏壓不同之處是V1的接法相反，為上負下正。 如下圖10所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍色為輸出信號波形，被下移到V1以下，基線為-25V(V1-Vp)，又由于V1為負，所以被稱為下移負偏壓鉗位電路。

4.4 上移正鉗位電路

見下圖，二極管方向與下移鉗位電路不同，上負下正，V1=0，即二極管正極接地，下圖中，紅色為輸入信號以0V為基線，藍色為輸出信號波形，被上移到0V(V1)以上，基線20V，所以被稱為上移正鉗位電路。

4.5 上移正偏壓鉗位電路

此電路在上述電路下V1不為0，接法保持為上正下負，如下圖12所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍色為輸出信號波形，被上移到V1以上，基線為25V(V1+Vp)，又由于V1為正，所以被稱為上移正偏壓鉗位電路。

4.6 上移負偏壓鉗位電路

負偏壓與正偏壓不同之處是V1的接法相反，為上負下正。 如下圖13所示，紅色為輸入信號以0V為基線，藍色為輸出信號波形，被下移到V1以下，基線為15V(V1+Vp)，又由于V1為負，所以被稱為上移負偏壓鉗位電路。

4.7鉗位電路小結(jié)

A: 二極管的方向決定鉗位電路的波形是上移或下移，二極管方向向下，則波形下移，二極管方向向上，則波形上移。

B: 下移鉗位電路波形移動到V1以下，上移鉗位電路波形移動到V1以上。

C: 下移鉗位電路下移后波形基線為V1-Vp，上移鉗位電路上移后波形基線為V1+Vp。