正向偏置二極管限幅電路與負向偏置二極管限幅電路設計

在電子電路中，限幅電路扮演者至關重要的角色，它們確保信號不會超出既定的電壓范圍，從而保護敏感組件并維持系統的穩定運行。二極管限幅電路利用其單向導電特性，實現了對信號幅度的限制。本文將深入討論三種主要的二極管限幅電路：正向偏置二極管限幅電路、負向偏置二極管限幅電路以及正負周期偏置限幅電路。

正向偏置二極管限幅電路：

正向偏置二極管限幅電路是最基本的限幅電路之一。在這種電路中，二極管的陽極接地，陰極則連接到輸入信號。當輸入信號為正且大于二極管的開啟電壓（一般為0.6至0.7伏特）時，二極管導通，輸出電壓被限制在開啟電壓附近。對于輸入信號的負半周，二極管處于截止狀態，因此輸出電壓跟隨輸入信號降低。這種電路主要用于限制正電壓峰值，保護后續電路不被過高的正電壓損壞。

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+V BIAS的電壓。

正向偏置二極管限幅電路

負向偏置二極管限幅電路

負向偏置二極管限幅電路與正向偏置電路相反。在這種電路中，二極管的陽極連接到輸入信號，陰極則連接到地。當輸入信號為負且低于二極管的開啟電壓時，二極管導通，輸出電壓被限制在開啟電壓附近。對于輸入信號的正半周，二極管截止，輸出電壓隨之上升。這種電路常用于限制負電壓峰值，確保電路元件不受過低電壓的影響。

與正偏置二極管限幅電路類似，添加了一個與二極管串聯的偏置電壓，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

正負周期偏置限幅電路

正負周期偏置限幅電路結合了正向和負向偏置二極管限幅電路的特點，能夠在一個電路中同時限制正負電壓峰值。這種電路通常由一對二極管組成，一個用于限制正電壓峰值，另一個用于限制負電壓峰值。兩個二極管的公共連接點作為輸出，這樣無論輸入信號是正是負，總有一個二極管處于導通狀態以限制輸出電壓。

為了夾住正負周期， 正負偏置二極管組合在一起 。根據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期間的工作。對于正周期和負周期，削波分別發生在 +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被削波，并在輸出端產生方波。二極管電路的應用是消除輸入信號中的噪聲、波動和尖峰。