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【嵌入式】限幅電路和鉗比特電路 利用二極管的單向導電性

2022-07-23 03:58:31Love coldplay

利用二極管的單向導電性可以設計出好玩、實用的電路。本文分析限幅電路和鉗比特電路,是如何用二極管來實現的。

限幅電路

如下圖所示,當在正半周期,並且VIN大於等於0.7V,二極管正向導通。此時,VOUT會被鉗比特在0.7V上。

而當VIN小於0.7V時二極管是截止狀態,在負半周期時相當於電流反向,二極管也是截至狀態,此時VOUT=VIN,VOUT波形跟隨VIN變化。

限輻電路示意圖

根據上面限輻電路的原理,可以設計如下雙向限輻電路。

雙向限輻電路示意圖

然而有時候0.7V電壓不能滿足要求,那麼,怎麼產生不同大小的限幅電壓?

在電路中加入偏置電壓VBIAS,只有當VIN大於等於VBIAS時二極管才能導通。此時VOUT被鉗比特,其值是0.7V+VBIAS,如下圖所示。

偏壓限幅電路示意圖

鉗比特電路

下面是二極管結合電容實現的鉗比特電路。分析中不考慮二極管的導通壓降。假設RC時間常數足够大,從而使輸出波形不會失真。

鉗比特電路原理

當輸入Vin在負半周期為負時,電流如下圖中紅色箭頭所示。二極管導通,電容逐漸充電至V,在此過程中Vout=0。

當輸入Vin在正半周為正時,電流如藍色箭頭所示。二極管截止,Vout等於電容上電壓加上正半周電壓V,此時Vout=2V。

鉗比特電路原理

偏壓鉗比特電路

跟限幅電路類似的,為了獲得所需要的鉗比特值,要在電路中加入偏置電壓,如下圖所示。

偏壓鉗比特電路

當所加的偏壓與二極管導通方向一致,鉗比特值會提高V1,Vout=2V+V1。

雙向二極管鉗比特電路應用舉例

在某些電路中會利用兩個二極管的鉗比特作用進行保護,如下圖所示,假設0.7V為D1和D2的導通電壓。

  • Vin大於等於Vmax,D1導通,Vout會被鉗比特在Vmax

  • Vin小於等於Vmin時,Vout被鉗比特在Vmin

二極管鉗比特保護電路

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