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二极管限位与钳位电路

发布时间:2011/12/13 13:45:49 访问次数:14983

      有一种二极管电路,称为限位器(limiter或clipper),S5H1410X01-Q0可将信号的电压在某个固定值以上,或以下的部分截掉。另一种二极管电路,称为钳位器,可将直流电压叠加到信号上,或者恢复信号的原有直流幅值。这一节我们将介绍限位器和钳位器的二极管电路。
    在学习完本节的内容后,你应该能够:说明并且分析二极管限位和钳位电路的工作原理;说明二极管限位器的工作原理;计算出加上偏压后的限位器输出电压;使用分压器的偏压方式,设定限位器的幅值;说明二极管钳位器的工作原理。
   1.二极管限位器
    图2. 34(a)显示的二极管限位器(limiter或者clipper),会限制或者截掉输入电压的正半周部分。当输入电压进入正半周期,二极管处于正向偏压状态。因为二极管的阴极是接地电位(OV),于是阳极的电位就不能超过0.7V(假设此二极管是硅质)。于是输入电压超过这个数值时,A点的电位就被限制在10. 7V。当输入电压降回到0. 7V以下时,二极管就变成反向偏压,而变成开路的状态。输出电压的波形看起来与输入电压的负半周相似,但是波幅则是由R1和R2所组成的分压器决定,计算式如下:
                          Vout(RL/+R1+RL)×Vin
    如果R1相较RL很小,于是Vout=Vin
    如果将二极管反接,如图2.34(b),则输入电压的负半周会被截掉。在输入电压的负半周期间,此二极管是处于正向偏压,因为二极管电压降的缘故,A点的电压维持在-0.7V。当输入电压超过-0.7V,二极管就不再处于正向偏压,于是RL上就出现与输入电压成比例的电压。

                     

    (1)加上偏压的限位器
    可将偏压y BIAS和二极管串联,就可以调整交流电压的值,如图2.37所示。在A点的电压必须等于+0.7V,此二极管才会成为正向偏压而导通。一旦二极管导通后,在A点的电压就会被限制在+0.7V,于是所有高于此幅值的输入电压均会被截掉。

                  
    要将输出电压限制在某个负电压幅值,则二极管和偏压必须如图2.38一样串联起来。在这种情况之下,A点的电压必须低于-VBrAS -0.7V,才能让二极管处于正向偏压状态,因而产生如图所示的限制幅值的效果。如果将二极管反接,就可将只有正半周期的输入电压才能输出的限位器电路,修改成高于-0.7V的输入电压才能输出,波形如图2.39(a)所示。同样地,可将只有负半周期的输入电压才能输出的限位器电路,修改成低于-VBIAS+O.7V的输入电压才能输出,波形如图2.39(b)所示。

                    

                  

     (2)分压器偏压
    我们一直使用各种偏压源来说明二极管限位器的基本工作原理,其实可以利用电阻分压器,将直流电源的电压转换成所需要的偏压,如图2.42所示。偏压值按照下述的分压公式中的电阻值,计算出来:   VBIAS=R3/R2+R3×VSUPPLY
    正偏压限位器显示在图2.42(a),而负偏压限位器则显示在图2.42(b),可调式正偏压限位器则显示在图2.42(c)。达些设定偏压的电阻值,必须相对于RL很小,使流经二极管的正向电流不会影响到偏压。

              
   2.二极管钳位器
    钳位器可以将直流电压加到交流信号的电压上。钳位器有时又称为直流重置器(DC restorer)。图2.45显示的二极管钳位器,可将正直流值加入输出的波形。此电路的运作是由输入电压的第一个负半周开始。当输入电压开始进入负半周期,二极管成为正向偏压,使电容器充电到接近输入电压的峰值(-0.7 V),如图2.45(a)所示。在刚越过负半周的峰值后,二极管就成为反向偏压。这是因为电容器会将二极管的阴极维持在-0.7V的电压。电容器只能通过高阻抗值的放电。因此,由前一个负半周峰值到下一个负半周峰值期间,电容器只会释放很少的电量。释放的电量当然是由RL的阻抗值决定。若要有良好的钳位效果,RC的时间常数最少必须是输入电压周期的十倍。
    钳位器的作用,就是使电容器电压维持在输入电压的峰值减去二极管电压降。电容器屯压基本上可视为与输入电压串联的一个电池。RL电容器的电压会与输入电压重叠相加,如图2.45(b)所示。如果将二极管反接,就会有一个负直流电压与输入电压相加,产生如图2.46所示的输出电压波形。

           

                
    钳位器电路通常应用于电视机,作为直流电压重置器。接收到的合成视频信号,通常是通过电容器耦合到放大器,因此会将信号中的直流部分滤除掉,造成黑白参考幅值和遮没幅值的丧失。在将信号送入影像管之前,必须恢复这些参考幅值。
                     VDC≈(1一1/2fRLC))×Vp(rect)


 


 

      有一种二极管电路,称为限位器(limiter或clipper),S5H1410X01-Q0可将信号的电压在某个固定值以上,或以下的部分截掉。另一种二极管电路,称为钳位器,可将直流电压叠加到信号上,或者恢复信号的原有直流幅值。这一节我们将介绍限位器和钳位器的二极管电路。
    在学习完本节的内容后,你应该能够:说明并且分析二极管限位和钳位电路的工作原理;说明二极管限位器的工作原理;计算出加上偏压后的限位器输出电压;使用分压器的偏压方式,设定限位器的幅值;说明二极管钳位器的工作原理。
   1.二极管限位器
    图2. 34(a)显示的二极管限位器(limiter或者clipper),会限制或者截掉输入电压的正半周部分。当输入电压进入正半周期,二极管处于正向偏压状态。因为二极管的阴极是接地电位(OV),于是阳极的电位就不能超过0.7V(假设此二极管是硅质)。于是输入电压超过这个数值时,A点的电位就被限制在10. 7V。当输入电压降回到0. 7V以下时,二极管就变成反向偏压,而变成开路的状态。输出电压的波形看起来与输入电压的负半周相似,但是波幅则是由R1和R2所组成的分压器决定,计算式如下:
                          Vout(RL/+R1+RL)×Vin
    如果R1相较RL很小,于是Vout=Vin
    如果将二极管反接,如图2.34(b),则输入电压的负半周会被截掉。在输入电压的负半周期间,此二极管是处于正向偏压,因为二极管电压降的缘故,A点的电压维持在-0.7V。当输入电压超过-0.7V,二极管就不再处于正向偏压,于是RL上就出现与输入电压成比例的电压。

                     

    (1)加上偏压的限位器
    可将偏压y BIAS和二极管串联,就可以调整交流电压的值,如图2.37所示。在A点的电压必须等于+0.7V,此二极管才会成为正向偏压而导通。一旦二极管导通后,在A点的电压就会被限制在+0.7V,于是所有高于此幅值的输入电压均会被截掉。

                  
    要将输出电压限制在某个负电压幅值,则二极管和偏压必须如图2.38一样串联起来。在这种情况之下,A点的电压必须低于-VBrAS -0.7V,才能让二极管处于正向偏压状态,因而产生如图所示的限制幅值的效果。如果将二极管反接,就可将只有正半周期的输入电压才能输出的限位器电路,修改成高于-0.7V的输入电压才能输出,波形如图2.39(a)所示。同样地,可将只有负半周期的输入电压才能输出的限位器电路,修改成低于-VBIAS+O.7V的输入电压才能输出,波形如图2.39(b)所示。

                    

                  

     (2)分压器偏压
    我们一直使用各种偏压源来说明二极管限位器的基本工作原理,其实可以利用电阻分压器,将直流电源的电压转换成所需要的偏压,如图2.42所示。偏压值按照下述的分压公式中的电阻值,计算出来:   VBIAS=R3/R2+R3×VSUPPLY
    正偏压限位器显示在图2.42(a),而负偏压限位器则显示在图2.42(b),可调式正偏压限位器则显示在图2.42(c)。达些设定偏压的电阻值,必须相对于RL很小,使流经二极管的正向电流不会影响到偏压。

              
   2.二极管钳位器
    钳位器可以将直流电压加到交流信号的电压上。钳位器有时又称为直流重置器(DC restorer)。图2.45显示的二极管钳位器,可将正直流值加入输出的波形。此电路的运作是由输入电压的第一个负半周开始。当输入电压开始进入负半周期,二极管成为正向偏压,使电容器充电到接近输入电压的峰值(-0.7 V),如图2.45(a)所示。在刚越过负半周的峰值后,二极管就成为反向偏压。这是因为电容器会将二极管的阴极维持在-0.7V的电压。电容器只能通过高阻抗值的放电。因此,由前一个负半周峰值到下一个负半周峰值期间,电容器只会释放很少的电量。释放的电量当然是由RL的阻抗值决定。若要有良好的钳位效果,RC的时间常数最少必须是输入电压周期的十倍。
    钳位器的作用,就是使电容器电压维持在输入电压的峰值减去二极管电压降。电容器屯压基本上可视为与输入电压串联的一个电池。RL电容器的电压会与输入电压重叠相加,如图2.45(b)所示。如果将二极管反接,就会有一个负直流电压与输入电压相加,产生如图2.46所示的输出电压波形。

           

                
    钳位器电路通常应用于电视机,作为直流电压重置器。接收到的合成视频信号,通常是通过电容器耦合到放大器,因此会将信号中的直流部分滤除掉,造成黑白参考幅值和遮没幅值的丧失。在将信号送入影像管之前,必须恢复这些参考幅值。
                     VDC≈(1一1/2fRLC))×Vp(rect)


 


 

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12-13二极管限位与钳位电路
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