什么是二極管限幅電路？正負向二極管限幅電路詳解

什么是二極管限幅電路？

在電子電路設計中，保持信號在一定的安全范圍內是至關重要的。二極管限幅電路便是這樣一種保護電路，它利用二極管的單向導電特性來限制信號的電壓幅度，防止電壓超過預設的上限或下限。

首先，讓我們了解什么是二極管限幅電路。二極管是一種半導體器件，具有陽極（正極）和陰極（負極）。當二極管陽極的電位高于陰極時，電流可以通過二極管流動，此時稱二極管為“導通”狀態；反之，如果陽極電位低于陰極，電流則無法通過，稱二極管為“截止”狀態。利用這一特性，二極管可以用來限制電路中的電壓波動。

正向二極管限幅電路：

在正向限幅電路中，二極管的陽極接地，陰極接輸入信號。這種配置允許二極管在輸入信號高于地電平時導通。當輸入信號的正半周超過二極管的開啟電壓（通常為0.6至0.7伏特）時，二極管導通，輸出電壓被限制在二極管開啟電壓附近。在輸入信號的負半周，二極管截止，輸出電壓跟隨輸入信號下降。因此，正向二極管限幅電路主要用于限制電路中的正電壓峰值。

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過二極管，它處于正向偏置狀態。

在正半周期內，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

負向二極管限幅電路：

負向限幅電路中，二極管的陽極連接輸入信號，陰極接電源正極。這種配置允許二極管在輸入信號低于電源電壓時導通。當輸入信號的負半周低于二極管開啟電壓時，二極管導通，輸出電壓被限制在二極管開啟電壓附近。在輸入信號的正半周，二極管截止，輸出電壓跟隨輸入信號上升。因此，負向二極管限幅電路主要用于限制電路中的負電壓峰值。

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

總結來說，二極管限幅電路是一種簡單而有效的電路保護技術，廣泛應用于電源供應、信號處理和通信系統等領域。通過合理設計正向或負向二極管限幅電路，可以有效地保護敏感元件免受過高或過低的電壓影響。隨著電子技術的不斷進步，二極管限幅電路的設計和應用也在不斷地演化，以滿足更多樣化和復雜化的市場需求。