一文解讀二極管限幅電路和鉗位電路

二極管最重要的特性是單向導電性，利用這一特性可以設計很多好玩實用的電路，本文主要講述限幅電路和鉗位電路。

正限幅電路

正半周時且Vin的電壓大于等于0.7V時，二極管導通，Vout會被鉗位在0.7V；在負半周和Vin電壓小于0.7V時，二極管是截止狀態，所以Vout=Vin，即Vout波形跟隨Vin波形。

負限幅電路

在正半周時，二極管截止，Vout=Vin，即波形跟隨；在負半周Vin電壓小于等于-0.7V時，二極管會導通，Vout電壓會被鉗位在-0.7V。

雙向限幅電路

雙向限幅是結合了上面兩個電路，用了兩個二極管。正半周，通過D1將超出的部分鉗位在0.7V，負半周通過D2將超出的部分鉗位在-0.7V。

正偏壓限幅

為了產生不同的限幅電壓，有時候會在電路中加入偏置電壓Vbias，當Vin的電壓大于等于Vbias+0.7V時，二極管導通，Vout被鉗位。

負偏壓限幅

負偏壓是一樣的道理，Vin電壓小于等于-0.7-Vbias時，二極管導通，Vout被鉗位。

雙向偏壓限幅

雙向偏壓限幅是兩個二極管加兩個偏置電壓，正半周大于等于4.7V時，D1導通，超出部分被鉗位在4.7V；負半周小于等于-6.7V時，D2導通，超出部分被鉗位在-6.7V。

上面幾種都是不含有電容的電路，主要是用來限幅。

下面幾種是含有電容的二極管鉗位電路，以下分析不考慮二極管的導通壓降（即二極管正向導通相當于一根導線，反向截止斷路），RC時間常數足夠大，保證輸出波形不失真。

簡單型正鉗位電路

電路原理：

輸入Vin在負半周時（Vin上負下正），二極管導通，電流如紅色箭頭所示，電容充電至+V（左負右正），Vout=0V；

輸入Vin在正半周時（Vin上正下負），二極管截止，電流如藍色箭頭所示，Vout電壓等于電容電壓加上正半周電壓，所以Vout=2V；

偏壓型正鉗位電路

偏壓型鉗位電路和限幅電路很類似，在電路中加入偏置電壓來提高或者降低鉗位值。

Figure a為正向偏壓型，所加的偏壓與二極管導通方向一致時，波形向上，即鉗位值會提高V1。

Figure b為反向偏壓型，所加的偏壓與二極管導通方向相反時，波形向下，即鉗位值會降低V1。

簡單型負鉗位電路

電路原理：

輸入Vin在正半周時（Vin上正下負），二極管導通，電流如紅色箭頭所示，電容兩端壓差充電至+V（左正右負），Vout=0V；

輸入Vin在負半周時（Vin上負下正），二極管截止，電流如紅色箭頭所示，Vout電壓等于負的（電容電壓+負半周電壓），即Vout=-2V；

偏壓型負鉗位電路

偏壓型負鉗位同偏壓型正鉗位類似，在電路中加入偏置電壓來提高或者降低鉗位值。

Figure C為反向偏壓型，所加的偏壓與二極管導通方向相反時，波形向上，即鉗位值會提高V1。

Figure D為正向偏壓型，所加的偏壓與二極管導通方向相同時，波形向下，即鉗位值會降低V1。

常見的雙向二極管鉗位電路

在一些ADC檢測電路中會用兩個二極管進行鉗位保護，原理很簡單，0.7V為D1和D2的導通壓降，Vin進來的電壓大于等于Vmax時，D1導通，Vout會被鉗位在Vmax；Vin小于等于Vmin時，Vout被鉗位在Vmin，一般D2的正極接地。

編輯：hfy