正二極管鉗位電路
正二極管限幅電路圖
在該二極管限幅電路中，在正弦輸入波形的正半周期期間，二極管正向偏置（陽極比陰極更正）。為使二極管變為正向偏置，它必須具有大于+0.7伏的輸入電壓幅度（對于鍺二極管為0.3伏）。
當發生這種情況時，二極管開始導通并將電壓保持恒定在0.7V，直到正弦波形低于該值。因此，在正半周期期間，在二極管上獲得的輸出電壓不會超過0.7伏。
在負半周期期間，二極管反向偏置（陰極比陽極更正）阻止電流流過自身，因此對正弦電壓的負半部分沒有影響，正負電壓不加改變地傳遞到負載。因此，二極管限制輸入波形的正半部分，并且被稱為正限幅電路。
負二極管鉗位電路
負二極管鉗位電路圖
這反過來也是如此。二極管在正弦波形的負半周期期間正向偏置，并將其限制或限幅為-0.7伏，同時允許正半周期在反向偏置時不變。由于二極管限制了輸入電壓的負半周期，因此它被稱為負限幅電路。
剪切兩個半周期
二極管剪切電路圖
如果我們如圖所示以反向并聯方式連接兩個二極管，那么正半導體半周期和負半周期將被截斷，因為二極管D 1截斷正弦輸入波形的正半周期，而二極管D 2截斷負半周期。然后二極管限幅電路可用于限制正半周期，負半周期或兩者。
對于理想二極管，上面的輸出波形將為零。然而，由于二極管上的正向偏壓降，實際的削波點分別出現在+0.7伏和-0.7伏。但是我們可以將這個±0.7V的閾值增加到我們想要的任何值，直到正弦波形的最大值（V PEAK），或者將更多的二極管串聯在一起，產生0.7伏的倍數，或者通過向電壓偏置添加一個電壓偏置二極管。
偏置二極管鉗位電路
為了產生用于不同電平的電壓波形的二極管限幅電路，偏置電壓V BIAS與二極管串聯，以產生如圖所示的組合限幅器。在二極管充分向前偏置導通之前，串聯組合上的電壓必須大于V BIAS + 0.7V。例如，如果V BIAS電平設置為4.0伏，則二極管陽極端的正弦電壓必須大于4.0 + 0.7 = 4.7伏，才能使其正向偏置。高于此偏置點的任何陽極電壓電平都會被截斷。
正偏壓二極管剪切
正偏壓二極管削波電路圖
同樣，通過反轉二極管和電池偏置電壓，當二極管導通時，輸出波形的負半周期保持在-V BIAS -0.7V電平，如圖所示。
負偏壓二極管封裝
負偏壓二極管鉗位電路圖
可以通過改變二極管的偏置電壓來實現可變二極管限幅或二極管限制電平。如果要鉗制正半周和負半周，則使用兩個偏置限幅二極管。但對于正負二極管鉗位，偏置電壓不必相同。正偏壓可以是一個電平，例如4伏，而負偏壓可以是另一個，例如6伏，如圖所示。
不同偏置電平的二極管剪切
偏置二極管剪切電路圖
當正半周期電壓達到+4.7 V時，二極管D 1導通并將波形限制在+4.7 V.二極管D 2直到電壓達到-6.7 V才導通。因此，所有正電壓都高于+4.7 V且低于-6.7 V的負電壓會自動削減。
偏置二極管限幅電路的優點在于它可以防止輸出信號超過輸入波形的兩個半周期的預設電壓限制，輸入波形可以是來自噪聲傳感器或電源的正負電源軌的輸入。
如果二極管限幅電平設置得太低或輸入波形太大，那么兩個波形峰值的消除可能會以方波形波形結束。
二極管箝位總結
除了用作整流器之外，二極管還可用于夾住特定直流電平的波形的頂部，底部或兩者，并將其傳遞到輸出而不會失真。在上面的例子中，我們假設波形是正弦波，但理論上可以使用任何形狀的輸入波形。
二極管鉗位電路用于消除幅度噪聲或電壓尖峰，電壓調節或從現有信號產生新波形，例如將正弦波形的峰值平方以獲得如上所示的矩形波形。
“二極管限幅”的最常見應用是作為在感性負載上并聯連接的飛輪或續流二極管，以保護開關晶體管形成反向電壓瞬變。
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