二极管的限幅电路工作原理

限幅电路
能按限定的范围削平信号电压波幅的电路，又称限幅器或削波器。限幅电路常用于：①整形，如削去输出波形顶部或底部的干扰；②波形变换，如将输出信号中的正脉冲削去，只留下其中的负脉冲；③过压保护，如强的输出信号或干扰有可能损坏某个部件时，可在这个部件前接入限幅电路。
今天要说的是二极管的限幅电路。
单个二极管限幅电路
一、实验电路1
分析：
假设二极管的正向压降为0.7v
由二极管的单向导电性可知，当a点的电压高于5.7v时，二极管d1导通，uo= 5+二极管压降
当a点的电压低于5.7v时，二极管截至，uo= ui
1、vs 为直流电平 4v时,看下此时输出电压：
由于a点电压小于5.7v,二极管截止，此时二极管等效为一个断开的开关，所以uo=ui=4v
2、vs 为直流电平 6v时,看下此时输出电压：
由于a点电压大于5.7v,二极管导通，此时二极管等效为一个上正下负的电池，所以uo = 5+0.56= 5.56v（实际仿真二极管的压降为0.56v）
再来看下电阻上的压降：0.4358v （必须有电阻）
3、vg1 为幅值为6v,频率为50hz 的正弦波
根据1、2的分析，来看下上图的仿真波形：
当输入信号大于5.56v时，二极管导通，uo = 5.56v （符合理论）
当输入信号小于5.56v时，二极管截止，uo = ui （符合理论）
4、总结：可以看出这种电路可用于向上限幅，限制波形的最大值。
二、实验电路2
分析：
假设二极管的正向压降为0.7v
由二极管的单向导电性可知，当a点的电压高于4.3v时，二极管d1截止，uo= ui
当a点的电压低于4.3v时，二极管导通，uo= 5-二极管压降
1、vs 为直流电平 4v时, 看下此时输出电压：
由于a点电压小于4.3v,二极管导通，此时二极管等效为一个上负下正的电池，所以uo = 5-0.56= 4.44v（实际仿真二极管的压降为0.56v）
再来看看电阻的压降：-0.4258v
2、vs 为直流电平 6v时,看下此时输出电压：
由于a点电压大于4.3v,二极管截止，此时二极管等效为一个断开的开关，所以uo = ui = 6v
3、vg1 为幅值为6v,频率为50hz 的正弦波
根据1、2的分析，来看下上图的仿真波形：
当输入信号大于4.44v时，二极管截止，uo = ui （符合理论）
当输入信号小于4.44v时，二极管导通，uo = 4.44 （符合理论）
4、总结：可以看出这种电路可用于向下限幅，限制波形的最小值。
三、实验电路3
分析：
假设二极管的正向压降为0.7v
由二极管的单向导电性可知，当ui的电压高于5.7v时，二极管d1导通，uo= ui-二极管压降
当ui的电压低于5.7v时，二极管截止，uo= 5v
1、vs 为直流电平 4v时, 看下此时输出电压：
由于ui 5.7v, 二极管导通，此时二极管等效为一个左正右负的电池，uo= ui - 0.56v=5.44v (二极管压降为0.56v)
四、实验电路4
分析：
假设二极管的正向压降为0.7v
由二极管的单向导电性可知，当ui的电压高于4.3v时，二极管d1截止，uo= 5v
当ui的电压低于4.3v时，二极管导通，uo= ui+ 二极管压降。
1、vs 为直流电平 4v时, 看下此时输出电压：
由于ui4.3v, 二极管截止，此时二极管等效为一个断开的开关，uo=5v
双二极管限幅电路
前面我们说过了，实验电路1可以将输入信号向上限幅，即限制其输出的最大值，实验电路2可以将输入信号向下限幅，即限制了输入信号的最小值。一个简单双二极管限幅电路，其结构就是将实验电路1 和实验电路2结合在了一起，既限制信号的最大值，也限制信号的最小值。
这里可以理解为：将实验电路1的5v电池换成了3.3v , 将实验电路2的5v电池换成了0v
vg1幅值5v 频率50hz正弦波，看下仿真波形，
可见二极管压降为0.61v
仿真波形数据符合理论：上限值：3.3+0.91=3.91v 下限值：0-0.61=-0.61v