详解二极管限幅电路和钳位电路

二极管最重要的特性是单向导电性，利用这一特性可以设计很多好玩实用

的电路，本文主要讲述限幅电路和钳位电路。

▉ 正限幅电路

正半周时且Vin的电压大于等于0.7V时，二极管导通，Vout会被钳位在

0.7V；在负半周和Vin电压小于0.7V时，二极管是截止状态，所以Vout=Vin，即Vout波形跟随Vin波形。

▉ 负限幅电路

在正半周时，二极管截止，Vout=Vin，即波形跟随；在负半周Vin电压小

于等于-0.7V时，二极管会导通，Vout电压会被钳位在-0.7V。

▉ 双向限幅电路

双向限幅是结合了上面两个电路，用了两个二极管。正半周，通过D1将超出的部分钳位在0.7V，负半周通过D2将超出的部分钳位在-0.7V。

▉ 正偏压限幅

为了产生不同的限幅电压，有时候会在电路中加入偏置电压Vbias，当Vin 的电压大于等于Vbias+0.7V时，二极管导通，Vout被钳位。

▉ 负偏压限幅

负偏压是一样的道理，Vin电压小于等于-0.7-Vbias时，二极管导通，Vout被钳位。

▉双向偏压限幅

双向偏压限幅是两个二极管加两个偏置电压，正半周大于等于4.7V时，D1导通，超出部分被钳位在4.7V；负半周小于等于-6.7V时，D2导通，超出部分被钳位在-6.7V。

上面几种都是不含有电容的电路，主要是用来限幅。

下面几种是含有电容的二极管钳位电路，以下分析不考虑二极管的导通压降（即二极管正向导通相当于一根导线，反向截止断路），RC时间常数足够大，保证输出波形不失真。

▉ 简单型正钳位电路

电路原理：输入Vin在负半周时（Vin上负下正），二极管导通，电流如红色箭头所示，电容充电至+V（左负右正），Vout=0V；输入Vin在正半周时（Vin 上正下负），二极管截止，电流如蓝色箭头所示，Vout电压等于电容电压加上正半周电压，所以Vout=2V；

▉偏压型正钳位电路

偏压型钳位电路和限幅电路很类似，在电路中加入偏置电压来提高或者降低钳位值。

Figure a为正向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向一致时，波形向上，即钳位值会提高V1。

Figure b为反向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相反时，波形向下，即钳位值会降低V1。

▉ 简单型负钳位电路

电路原理：输入Vin在正半周时（Vin上正下负），二极管导通，电流如红色

箭头所示，电容两端压差充电至+V（左正右负），Vout=0V；

输入Vin在负半周时（Vin上负下正），二极管截止，电流如红色箭头所示，Vout电压等于负的（电容电压+负半周电压），即Vout=-2V；

▉ 偏压型负钳位电路

偏压型负钳位同偏压型正钳位类似，在电路中加入偏置电压来提高或者降

低钳位值。

Figure C为反向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相反时，波形向上，即钳位值会提高V1。

Figure D为正向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相同时，波形向下，即钳位值会降低V1。

▉常见的双向二极管钳位电路

在一些ADC检测电路中会用两个二极管进行钳位保护，原理很简单，0.7V

为D1和D2的导通压降，Vin进来的电压大于等于Vmax时，D1导通，Vout会

被钳位在Vmax；Vin小于等于Vmin时，Vout被钳位在Vmin，一般D2的正极接地。

限幅器原理

限幅器原理 理想限幅器是一个无记忆的非线性电路。理想限幅器应具有放大和限幅的双重功能，且要求其放大量为无穷大、限幅是瞬时的。通常限幅器是由非线性限幅器件和一个带通滤波器组成，调频波通过它时，首先由非线性器件将其超过限幅电平E的那部分幅度切去，然后经带通滤波器滤出其基波分量，以使输出电压的频率仍和输入的频率一致。实际设计中，我们采用在一个近似中频带宽的限幅器中加入适量的正反馈，就能够明显地改善它的削弱比，起到几级无正反馈但其它结构相同的限幅器的作用. 二极管限幅： 下图所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当ui低于E时，D不导通，uO＝E；当ui高于E以后，D导通，uO＝ui。该限幅器的限幅特性如图2所示，当输入振幅大于E的正弦波时，输出电压波形见图3。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。 如将二极管和负载并联，则组成并联限幅器，见图4。图中，当ui高于E时，D导通，uO ＝E；当ui低于E时，D截止，uO＝ui。它的限幅特性如图5所示。显然，这是一个上限幅器。 将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图6所示的双向限幅电路，它的限幅特性如图7所示。当输入一个振幅较大的正弦信号时，输出波形见图8。

限幅二极管： 用来做限幅用的二极管称为限幅二极管。所谓限幅，就是将信号的幅值限制在所需要的范围之内。由于通常所需要限幅的电路多为高频脉冲电路、高频载波电路、中高频信号放大电路、高频调制电路等，故要求限幅二极管具有较陡直的U-I特性，使之具有良好的开关性能。从这一点出发，限幅二极管一般均由结型开关二极管2CK*担当；在一些特殊要求的电路中，点接触的检波二极管2AG*或开关二极管2AK*也可以作为限幅二极管完成限幅任务；还有一些需要较大幅值限幅或既需要限幅又需要温度自动补偿的特定电路，稳压二极管作为限幅二极管将会成为唯一正确的选择。 限幅二极管的特点： 1、多用于中、高频与音频电路； 2、导通速度快，恢复时间短； 3、正偏置下二极管压降稳定； 4、可串、并联实现各向、各值限幅； 5、可在限幅的同时实现温度补偿。 大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用，通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售：依据限制电压需要，把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。限幅电路的作用是把输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平（称作限幅电平），且再不随输入电压变化。

限幅与钳位电路分析

欢迎光临实用电子技术网愿你在这里有所收获！ 实用电子技术网 返回电子知识 限幅与箝位电路 一、限幅电路 图一是二极管限幅电路，电路（a）是并联单向限同上电路，电路（b）是串联单向限幅电路；电路（C)是双向限幅电路，三种电路的工作原理相同，现以电路（C）说明：分析电路原理时认为二极管的正向电阻Rf为零反向电阻Rr为无限大，当Ui>E1时，D1导通，则Uo=E1；反之，当Ui

图三、任意电平箝位电路 箝位电路可以把信号箝位于某一固定电平上，如图三（a）电路，当输入Ui=0期间，D截止，Uo=-Eo；而当输入Ui突变到Um瞬间，电容C相当短路，输出Uo由-Eo突变至Um，这时D截止，C经R及Eo充电，但充电速度很慢，使Uo随C充电稍有下降；当Ui从Um下降为零瞬间，Uo也负跳幅值Um，此时D导通，C放电很快，因此输出信号起始电平箝位于-Eoo同理，电路（b）的输出信号箝位于Eoo值得注意的是，箝位电路不仅使输出信号的起始电平箝位于某一电平，而且能使输出信号的顶部电平箝位于某一数值，电路元件估算公式如下： -------------------------------------------------式一 式中：Rf、Rr为二极管正向、反向电阻。箝位电路的电容量为： C= ---------------------------------------------------------------式二 式中：C′≤T ρ/3Rs+Rf C″≥100（Tr/R) 其中Tp为输入脉冲信号持续期，Tr为间歇期，Rs为输入信号源内阻。要选用正、反电阻相差大的二极管，如要求变化速度快及反向 恢复时间短，则选硅二极管如2CK型为宜，若要求箝位靠近零电平，则选锗二极管2AK型为合适。

钳位电路

反激式电源中MOSFET的钳位电路 输出功率100W以下的AC/DC电源通常都采用反激式拓扑结构。这种电源成本较低，使用一个控制器就能提供多路输出跟踪，因此受到设计师们的青睐，且已成为元件数少的AC/DC转换器的标准设计结构。不过，反激式电源的一个缺点是会对初级开关元件产生高应力。 反激式拓扑结构的工作原理，是在电源导通期间将能量储存在变压器中，在关断期间再将这些能量传递到输出。反激式变压器由一个磁芯上的两个或多个耦合绕组构成，激磁能量在被传递到次级之前，一直储存在磁芯的串联气隙间。实际上，绕组之间的耦合从不会达到完美匹配，并且不是所有的能量都通过该气隙进行传递。少量的能源储存在绕组内和绕组之间，这部分能量被称为变压器漏感。开关断开后，漏感能量不会传递到次级，而是在变压器初级绕组和开关之间产生高压尖峰。此外，还会在断开的开关和初级绕组的等效电容与变压器的漏感之间，产生高频振铃(图1)。 图1：漏感产生的漏极节点开关瞬态 如果该尖峰的峰值电压超过开关元件(通常为功率MOSFET)的击穿电压，就会导致破坏性故障。此外，漏极节点的高幅振铃还会产生大量EMI。对于输出功率在约2W以上的电源来说，可以使用钳位电路来安全耗散漏感能量，达到控制MOSFET电压尖峰的目的。 钳位的工作原理

钳位电路用于将MOSFET上的最大电压控制到特定值，一旦MOSFET电压达到阈值，所有额外的漏感能量都会转移到钳位电路，或者先储存起来慢慢耗散，或者重新送回主电路。钳位的一个缺点是它会耗散功率并降低效率，因此，有许多不同类型的钳位电路可供选择(图2)。有多种钳位使用齐纳二极管来降低功耗，但它们会在齐纳二极管快速导通时增加EMI的产生量。RCD钳位能够很好地平衡效率、EMI产生量和成本，因此最为常用。 图2：不同类型的钳位电路 钳位 RCD钳位的工作原理为：MOSFET关断后，次级二极管立即保持反向偏置，励磁电流对漏极电容充电(图3a)。当初级绕组电压达到由变压器匝数所定义的反射输出电压(VOR)时，次级二极管关断，励磁能量传递到次级。漏感能量继续对变压器和漏极电容充电，直到初级绕组电压等于箝位电容电压(图3b)。 图3：RCD钳位电路的初级侧钳位 Vc=钳位电压 此时，阻断二极管导通，漏感能量被转移到钳位电容(图4a)。经由电容吸收的充电电流将漏极节点峰值电压钳位到VIN(MAX)+VC(MAX)。漏感能量完全转移后，阻断二极管关断，钳位电容放电到钳位电阻，直到下一个周期开始(图4b)。通常会添加一个小电阻与阻断二极管串联，以衰减在充电周期结束时变压器电感和钳位电容之间产生的任何振荡。这一完整周期会在钳位电路中造成电压纹波(称为VDELTA)，纹波幅度通过调节并联电容和电阻的大小来控制(图5)。

二极管钳位电路

二极管钳位电路 钳位电路 (1)功能：将输入讯号的位准予以上移或下移，并不改变输入讯号的波形。 (2)基本元件：二极管D、电容器C及电阻器R（直流电池VR）。 (3)类别：负钳位器与正钳位器。 (4)注意事项 D均假设为理想，RC的时间常数也足够大，不致使输出波形失真。 任何交流讯号都可以产生钳位作用。 负钳位器 (1)简单型 工作原理 Vi正半周时,DON,C充电至V值,Vo=0V。 Vi负半周时，DOFF，Vo=－2V。 (2)加偏压型 工作原理 Vi正半周时，二极管DON，C被充电至V值（左正、右负），Vo=+V1(a)图或－V1(b)图。 Vi负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，Vo=V C + Vi（负半周）=2V。 re5838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号 几种二极管负钳位器电路比较

正钳位器 (1)简单型 工作原理 Vi负半周时，DON，C充电至V值（左负、右正），Vo=0V。Vi正半周时，DOFF，Vo=V C + V i（正半周） =2V。 (2)加偏压型

判断输出波形的简易方法 1 由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。 2 由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为，则波形必 须向上移动；若二极管的方向为，则波形必须往下移动。 3 决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上，即为我们所求。 几种二极管正钳位器电路比较

补充：二极管的钳位作用，是指把高电位拉到低电位；二极管的稳压作用，是指一种专用的稳压管，它是有固定稳压参数的，在电路上是把负极接在电路的正极上，正极接在地端，当电路中的电压高于稳压二极管稳压值时，稳压二极管瞬间对地反向导通，当把电压降到低于该稳压值时二极管截止，起到稳压保护电路中元件的作用。 不一定非得用稳压二极管来稳压，用一般的二极管串联也行，例如三个二极管串联，负极接地正极一路接负载，一路接一足够大的电阻再接电源就可以实现伏的稳压。

二极管限幅

2.3 二极管限幅电路 所谓限幅电路是限制信号输出幅度的电路，它能按限定的范围削平信号电压的波形幅度，是用来限制信号电压范围的电路，又称限幅器、削波器等。限幅电路应用非常广泛，常用于整形、波形变换、过压保护等电路。 限幅电路按功能分为上限幅电路、下限幅电路和双向限幅电路三种。上限幅电路在输入电压高于某一上限电平时产生限幅作用；下限幅电路在输入电压低于某一下限电平时产生限幅作用；双向限幅电路则在输入电压过高或过低的两个方向上均产生限幅作用。 1、二极管下限幅电路 在下图所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当i u 低于E 时，D 不导通，o u ＝E ；当u ｉ高于E 以后，D 导通，o u ＝i u 。该限幅器的限幅特性如图所示，当输入振幅大于E 的正弦波时，输出电压波形见。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E 上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。

2、二极管上限幅电路 在下图所示二极管上限限幅电路中，当输入信号电压低于某一事先设计好的上限电压时，输出电压将随输入电压而增减；但当输入电压达到或超过上限电压时，输出电压将保持为一个固定值，不再随输入电压而变，这样，信号幅度即在输出端受到限制。 2.4 稳压二极管电路 1、稳压二极管的基本特性 稳压二极管是一种用特殊工艺制造的面接触型半导体二极管，这种管子的掺杂度高，击穿电压值低，正向特性和普通二极管一样。当反向电压加到某一定值时，反向电流剧增，产生反向击穿，反向击穿特性很陡峭。击穿时通过管子的电流在很大范围内变化，而管子两端的电压却如图（b）所示几乎不变，稳压二极管就是利用这一特性来实现稳压的。 可见，稳压管就是工作在反向击穿状态下的硅二极管，因此，在使用时，稳压管必须反向偏置；另外，稳压管可以串联使用，一般不能并联使用，因为并联有时会因电流分配不匀而引起管

二极管钳制电路

所谓钳位，就是把输入电压变成峰值钳制在某一预定的电平上的输出电压，而不改变信号。 钳位电路 (1)功能：将输入讯号的位准予以上移或下移，并不改变输入讯号的波形。 (2)基本元件：二极管D 、电容器C 及电阻器R （直流电池VR ）。 (3)类别：负钳位器与正钳位器。 (4)注意事项 D 均假设为理想，RC 的时间常数也足够大，不致使输出波形失真。 任何交流讯号都可以产生钳位作用。 负钳位器 (1)简单型 工作原理 V i 正半周时,DON,C 充电至V 值,V o =0V 。 V i 负半周时，DOFF ，Vo=－2V 。 (2)加偏压型 工作原理 V i 正半周时，二极管DON ，C 被充电至V 值（左正、右负），Vo=+V 1(a)图或－

V 1(b)图。 V i 负半周时，二极管DOFF ，RC 时间常数足够大，V o =V C +V i （负半周）=2V 。 几种二极管负钳位器电路比较 正钳位器 (1)简单型 工作原理 V i 负半周时，DON ，C 充电至V 值（左负、右正），V o =0V 。

V i 正半周时，DOFF ，V o =V C +V i （正半周） =2V 。 (2)加偏压型 判断输出波形的简易方法 1. 由参考电压V 1决定输出波形于坐标轴上的参考点。 2 .由二极管D 的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为， 则波形必须向上移动；若二极管的方向为 ，则波形必须往下移动。 3 决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上， 即为我们所求。 几种二极管正钳位器电路比较

(仅供参考)二极管限幅电路

2.3二极管限幅电路 所谓限幅电路是限制信号输出幅度的电路，它能按限定的范围削平信号电压的波形幅度，是用来限制信号电压范围的电路，又称限幅器、削波器等。限幅电路应用非常广泛，常用于整形、波形变换、过压保护等电路。 限幅电路按功能分为上限幅电路、下限幅电路和双向限幅电路三种。上限幅电路在输入电压高于某一上限电平时产生限幅作用；下限幅电路在输入电压低于某一下限电平时产生限幅作用；双向限幅电路则在输入电压过高或过低的两个方向上均产生限幅作用。 1、二极管下限幅电路 在下图所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当i u 低于E 时，D 不导通，o u ＝E ；当u ｉ高于E 以后，D 导通，o u ＝i u 。该限幅器的限幅特性如图所示，当输入振幅大于E 的正弦波时，输出电压波形见。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E 上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。 D u u i u O 幅限特性

2、二极管上限幅电路 在下图所示二极管上限限幅电路中，当输入信号电压低于某一事先设计好的上限电压时，输出电压将随输入电压而增减；但当输入电压达到或超过上限电压时，输出电压将保持为一个固定值，不再随输入电压而变，这样，信号幅度即在输出端受到限制。 u u 3、二极管双向限幅电路 将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图所示的双向限幅电路。 u E u 2.4稳压二极管电路 1、稳压二极管的基本特性 稳压二极管是一种用特殊工艺制造的面接触型半导体二极管，这种管子的掺杂度高，击穿电压值低，正向特性和普通二极管一样。当反向电压加到某一定值时，反向电流剧增，产生反向击穿，反向击穿特性很陡峭。击穿时通过管子的电流在很大范围内变化，而管子两端的电压却如图（b ）所示几乎不变，稳压二极管就是利用这一特性来实现稳压的。 可见，稳压管就是工作在反向击穿状态下的硅二极管，因此，在使用时，稳压管必须反向偏置；另外，稳压管可以串联使用，一般不能并联使用，因为并联有时会因电流分配不匀而引起管

钳位电路

钳位电路（Clamping Circuit）跟前面所说的限幅电路不同，它的作用不是限制信号的电压幅值，而是把整个信号幅值进行直流平移。最后的输出波形与输入波形的形状不变，只是在输入信号的基础上增加了直流分量。该直流分量的大小取决于电路本身的具体参数。 钳位电路的应用也很多，在我们家里的彩色电视机里有它的身影。在其中它起到恢复电视亮度信号的直流分量。稍微想一下，电视的信号肯定不是有规律的波形，那么钳位电路肯定不用知道确切的波形，就能把直流分量调出来。 那么二极管在会充当什么角色呢？还是先来看看下图的二极管钳位电路： 以正弦信号为例：输入为v i=V m sin(ωt)来分析该电路是如何钳位的。为了简单起见，设电容的初始电压V C(0)=0，二极管D是理想的。则当

时间t由0时刻增至T/4时，v i达到其峰值V m，电容的电压也被充至峰值V m。随之，v i下降，很显然，二极管处于反偏截至状态，电容的电压没有地方放电，只能保持V m不变。因而可得输出电压 v o=-v c+v i=-V m+V m sin(ωt)。由此可见，输出电压被钳住了，输出与输入的波形相同，不同的只是输出波形进行了-V m的直流平移。 下图是上图仿真结果的波形图的比较： 正弦波形 三角波形 对上面的波形图说明一下：红色为输入波形，黑色为输出波形。大家可能有疑问了。根据上面的原理分析这不对啊！不是反了吗？对！是反了！

不过不是我说反了，而是我把二极管接反了。这就对了！二极管的方向只是影响直流平移的方向而已。也就是正移和负移。看看二极管又是功不可没啊！ 大家可以从上面波形图看到，输出的波形相对输入波形抬高了，即多加了一个直流分量，两者的波形形状没有发生变化。这也就完成了钳位功能。

限幅电路

你问的是这个问题吗？ 下图：是二极管限幅电路，电路（a）是并联单向限同上电路，电路（b）是串联单向限幅电路；电路（C)是双向限幅电路，三种电路的工作原理相同，现以电路（C）说明：分析电路原理时认为二极管的正向电阻Rf为零反向电阻Rr为无限大，当Ui>E1时，D1导通，则Uo=E1；反之，当Ui

导通，u O s＝E；当uｉ低于E时，D截止，u O＝uｉ。它的限幅特性如图Z1610所示。显然，这是一个上限幅器。 将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图Z1611所示的双向限幅电路，它的限幅特性如图Z1612所示。当输入一个振幅较大的正弦信号时，输出波形见图Z1613。 2．三极管限幅器 利用三极管的截止和饱和特性也可构成限幅电路（如图Z1614所示），这类电路还兼有放大作用。为了满足一些较高的技术要求，还可以用集成运放构成限幅电路。 备做一个限幅电路的整理，在学校内学的如下图：

二极管钳位(精华合辑)

钳位二极管 作用： 在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下； 1、当二极管负极接地时，则正极端电路的电位比地高时，二极管会导通将其电位拉下来，即正极端电路被钳位零电位或零电位以下（忽略管压降）！ 2、当二极管正极接地时，则负极端电路的电位比地高时，二极管会截至，其电位将不会受二极管的任何作用； 3、在钳位电路中，二极管负极接+5V，则正极端电路被钳位+5V电位以下； 4、在钳位电路中，二极管正极接+5v，则负极端电路被钳位+5V电位以上； （忽略管压降） 原理： 二极管钳位保护电路是指由两个二极管反向并联组成的，一次只能有一个二极管导通，而另一个处于截止状态，那么它的正反向压降就会被钳制在二极管正向导通压降0.5-0.7以下，从而起到保护电路的目的。 钳位电路的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上。图Z1615为常见的二极管钳位电路。设输入信号如图Z1616（a）所示,在零时刻，uO(0+)＝+E，uO产生一个幅值为E的正跳变。此后在0～t１间，二极管D导通，电容C充电电流很大，uＣ很快等于E，致使uO＝0。在t１时刻，ui（t１）＝0，uO又发生幅值为－E的跳变,在t１～t2期间，D截止，充电电容C只能通过R放电，通常，R取值很大，所以uＣ下降很慢，uO变化也很小。在t１时刻uＩ（t2）＝E，uO又发生一个幅值为E的跳度，在t2～t3期间，D导通，电容C又重新充电。与0～t１期间内不同，此时电容上贮有大量电荷，因而充电持续时间更短，uO更迅速地降低为零。以后重复上述过程，uO和uＣ的波形如图Z1616（b）、（c）。可见，uO的顶部基本上被限定在零电平上，于是，就称该电路为零电平正峰（或顶部）钳位电路。 一钳位二极管要用稳压二极管，因为稳压管有各种电压，稳压管是用在反向击穿状态下的，用普通两极管， 只能用正向压降来稳压，不能工作在击穿状态的。 稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管. 二 1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变.这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中 各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变. 2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定.在这3种故障中, 前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定. 常用稳压二极管的型号及稳压值如下表: 型号1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N47511N4761 稳压值3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

限幅器的作用

什么是限幅器 微波限幅器是一种自控衰减器, 是一种功率调制器件。当信号输入功率较小时无衰减通过，当输入功率增大到超过某一值时，衰减会迅速增大，这一功率值称为门限电平，输入功率超过门限电平后，输出功率不再增加。实际工作中，限幅器基本上都是为整机需要而专门设计的。常用于微波扫频信号源或相位检测系统中，使输出信号幅度保持稳定。功率限幅器设计用于通信、遥感、雷达系统和高频仪器领域电子元件的输入保护。它针对不同的工作频率、需承受的微波功率、微波脉冲宽度、占空比等要求进行设计.微波限幅器通常用在接收机的放大器或混频器的前面保护它们，免受强信号的影响而烧毁。在扫频仪或测相系统中可使输出幅度保持恒定。限幅器一般由输入端口和输出端口上的隔直流电容器和集成式二极管限幅器电路组成。集成电路包含着透过50欧姆传输线并联的平面掺杂阻挡层(PDB)或Schottky二极管。限幅器在低输入电平时有很低的插入损耗和线性特性，可提供对瞬态或短时间过载的保护。它们有很低的插入损耗和回波损耗，可为您的设备提供安全保护，避免因过大射频功率、直流电压瞬变或静电放电(ESD)导致损坏。 微波限幅器主要参数定义 1.限幅电平：限幅器开始限幅时的功率值。 2.插入损耗：输入电平低于门限电平时输入信号损耗，一般在-10dBm 下测试。 3.承受功率：能承受的最大输入功率（脉冲功率，脉冲平均功率，连续波功率）。 4.恢复时间：以输入脉冲终止开始，到限幅器损耗比插入损耗大3dB为止的时间。

限幅器原理是什么? 理想限幅器是一个无记忆的非线性电路。理想限幅器应具有放大和限幅的双重功能，且要求其放大量为无穷大、限幅是瞬时的。通常限幅器是由非线性限幅器件和一个带通滤波器组成，调频波通过它时，首先由非线性器件将其超过限幅电平E的那部分幅度切去，然后经带通滤波器滤出其基波分量，以使输出电压的频率仍和输入的频率一致。实际设计中，我们采用在一个近似中频带宽的限幅器中加入适量的正反馈，就能够明显地改善它的削弱比，起到几级无正反馈但其它结构相同的限幅器的作用。 限幅器常用在接收设备的前级，对超过门限的大功率输入信号限幅，起到保护后级敏感电路和器件的作用。限幅器的峰值输入功率是在脉冲调制占空比为1%(脉宽10μS，6GHz 以下；脉宽1μS，6GHz 以上)的条件下测试的结果。插损和驻波比是在输入连续波功率-10dBm的条件下测试的结果。 压缩/限幅器的调整及应用 人类的听感动态范围能承受的最大响度和能感受的最安静声音响度的范围可达100万：1（即106倍）听感的动态范围达120dB。扩声系统声音重放的动态范围由于受电子设备的限制，远比人耳的动态范围小很多。最低声音的响受系统中不相关噪声的限制，使小的声音信号淹没在噪声中而无法听到；最大声音的响度受信号削波的限制，使音乐信号中的特大峰值被“砍头”（削波），不仅

二极管限幅电路实验报告(最新整理)

R u i D u O E t 一、实验目的 实验：设计和探究二极管限幅电路 1、了解限幅电路的构成 2、掌握限幅电路的工作原理和分析方法 3、测量限幅电路的传输特性二、实验仪器 1、双踪示波器 2、直流源 3、函数发生器 4、高频电子线路实验箱三、实验原理和装置图 1、二极管下限幅电路 在下图所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中， 若二极管具有理想的开关特性，那么，当u i 低于 E 时，D 不导通， u o ＝E ；当 u ｉ高于 E 以 后，D 导通， u o ＝ u i 。该限幅器的限幅特性如图所示，当输入振幅大于 E 的正弦波时，输 出电压波形见。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值 E 上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。 D E u i 幅限特性 2、二极管上限幅电路 在下图所示二极管上限限幅电路中，当输入信号电压低于某一事先设计好的上限电压时，输出电压将随输入电压而增减；但当输入电压达到或超过上限电压时，输出电压将保持为一个固定值，不再随输入电压而变，这样，信号幅度即在输出端受到限制。 u i u E R u i u O u O E E t t t

R u i D 1 D2 u O E E t 3、 二极管双向限幅电路 将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图所示的双向限幅电路。 u i u E E E E 四、实验内容 1、实验电路图如下图所示。 2、观察输出电压与输入电压的波形并记录，测试输出电压与输入电压的关系，即进行传输特性测试并记录。 3、对结果进行分析，并得出结论五、数据记录 A ： -3.751V -2.145V -1.140V 1.340V 2.279 5.525 7.726 B: -2.547V -2.145V -1.139V 1.340V 2.279 5.429 5.563 六、数据处理和实验结论 1. 这些数据都几乎一样，没什么太大差别。 2. 结论：二极管最基本的工作状态是导通和截止两种。 信号幅度比较小时的电路工作状态，即信号幅度没有大到让限幅电路动作的程度，这时限幅电路不工作。 信号幅度比较大时的电路工作状态，即信号幅度大到让限幅电路动作的程度，这时限幅电路工作，将信号幅度进行限制。 第三小组： 时间：2012 年 5 月 10 日星期四 t

二极管限位与钳位

二极管限位与钳位电路 发布时间:2011-12-13 13:45:49 访问次数:3107 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（R L/+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。

二极管限幅电路实验报告

实验：设计和探究二极管限幅电路 一、实验目的 1、了解限幅电路的构成 2、掌握限幅电路的工作原理和分析方法 3、测量限幅电路的传输特性 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、直流源 3、函数发生器 4、高频电子线路实验箱 三、实验原理和装置图 1、二极管下限幅电路 在下图所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当i u 低于E 时，D 不导通，o u ＝E ；当u ｉ高于E 以 后，D 导通， o u ＝i u 。该限幅器的限幅特性如图所示，当输入振幅大于E 的正弦波时，输 出电压波形见。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E 上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。 D R E u i u O t E u O u i t E u i u O 幅限特性 2、二极管上限幅电路 在下图所示二极管上限限幅电路中，当输入信号电压低于某一事先设计好的上限电压时，输出电压将随输入电压而增减；但当输入电压达到或超过上限电压时，输出电压将保持为一个固定值，不再随输入电压而变，这样，信号幅度即在输出端受到限制。 D R E u O t E u O u i t E u i

3、 二极管双向限幅电路 将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图所示的双向限幅电路。 D1R E u O u i t E u i D2E E t u O E E 四、实验内容 1、实验电路图如下图所示。 2、观察输出电压与输入电压的波形并记录，测试输出电压与输入电压的关系，即进行传输特性测试并记录。 3、对结果进行分析，并得出结论 五、数据记录 A ： -3.751V -2.145V -1.140V 1.340V 2.279 5.525 7.726 B: -2.547V -2.145V -1.139V 1.340V 2.279 5.429 5.563 六、数据处理和实验结论 1.这些数据都几乎一样，没什么太大差别。 2.结论：二极管最基本的工作状态是导通和截止两种。 信号幅度比较小时的电路工作状态，即信号幅度没有大到让限幅电路动作的程度，这时限幅电路不工作。 信号幅度比较大时的电路工作状态，即信号幅度大到让限幅电路动作的程度，这时限幅电路工作，将信号幅度进行限制。 第三小组： 时间：2012年5月10日星期四

论坛牛人谈关于RCD钳位电路中二极管D的选择

论坛牛人谈关于RCD钳位电路中二极管D的选择 2013-08-30 13:52 文章来源: 电源网有309人阅读过 在电源网论坛里，就存在这样一些人，他们时常能DIY出被网友们称之为的经典设计，出于大家能够共同学习的目的，小编抓住了难得的机会，整理了这些经典帖，供分享学习。 本文设计分享来自“mko145”的精华帖。--------小编语 前几天写了个贴子，讨论了一下 RCD公式计算出的电阻值与实际的参数为什么相差很大。(有兴趣的朋友请参看：谈谈 RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大 ) 其中有朋友提出讨论一下“RCD线路中的二极管D的选择问题”。对于二极管的选择，相信大多数工程师都很有经验。坛子里相关的讨论不算多(当然这也不是个重要的问题)。后来做了些实验，在这和大家分享一下，有兴趣的朋友请一起讨论。 在上个帖子里谈到：计算误差大的其中一个原因是二极管的开关速度不够快(即便是快速恢复二极管)。各大 IC 公司的公式大都是基于这样一个假设——即二极管是理想的开关，正向导通时间是0，反向恢复时间也是0。于是由初级漏感而引起的所有的能耗都消耗在了电阻Rsn上。由这个公式计算出来的电阻数值比起实际的参数通常要小很多。 大家可能会有这样的经验 - 选择越慢的二极管(反向恢复时间长)，则这个计算的误差就越大。比如说在谈谈RCD 的计算结果为何与实验参数出入很大中的例子里，用的是反向恢复实际只有75nS的超快恢复二极管UF4007。假如用恢复速度慢些的二极管，那么情况会大不一样了。现在有的线路中使用开关速度很慢1N4007。在之前的帖子中，我没有提到用慢速二极管而造成的计算误差，是因为如果使用1N4007，那么就不用算了。因为误差会大到“计算本身完全失去了意义”。给大家一个直观的例子 - 在上个帖子的例子中计算出的电阻数值是33K，如果二极管用1N4007的话，实际上270K的电阻就可以了。 说起二极管的开关特性，大家都会想到“二极管的反向恢复时间”。这也是衡量一个二极管开关速度的主要参数。大家对此都很熟悉。不过，下面我想先谈谈二极管的正向恢复时间： 对于“二极管正向恢复时间”，好像关心的人很少。电源网的坛子里似乎也没有相关的帖子。相反，在“世纪电源”的论坛里，关于这个话题曾经有过“热闹的”辩论。有人认为“正向恢复只是书本上一个概念”。 让我们先来看一下反激电源MOS管Vds 的波形。一般的RCD计算的资料中的图形是这样的：

RCD钳位电路分析及参数设计word版本

4 RCD钳位电路 4.1基本原理分析 由于变压器漏感的存在，反激变换器在开关管关断瞬间会产生很大的尖峰电压，使得开关管承受较高的电压应力，甚至可能导致开关管损坏。因此，为确保反激变换器安全可靠工作，必须引入钳位电路吸收漏感能量。钳位电路可分为有源和无源钳位电路两类，其中无源钳位电路因不需控制和驱动电路而被广泛应用。在无源钳位电路中，RCD 钳位电路因结构简单、体积小、成本低而倍受青睐。 RCD钳位电路在吸收漏感能量的时候，同时也会吸收变压器中的一部分储能，所以RCD钳位电路参数的选择，以及能耗到底为多少，想要确定这些情况会变得比较复杂。对其做详细的分析是非常必要的，因为它关系到开关管上的尖峰电压，从而影响到开关管的选择，进而会影响到EMI，并且，RCD电路设计不当，会对效率造成影响，而过多的能量损耗又会带来温升问题，所以说RCD钳位电路可以说是很重要的部分。 图9

图10 图11

反激变换器RCD 钳位电路的能量转移过程可分成5 阶段，详细分析如下：1）t0-t1阶段。开关管T1导通，二极管D1、D2因反偏而截止，钳位电容C1通过电阻R1释放能量，电容两端电压UC下降；同时，输入电压Ui加在变压器原边电感LP两端，原边电感电流ip线性上升，其储能随着增加，直到t1时刻，开关管T1关断，ip增加到最大值。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(a)所示。 2）t1-t2阶段。从t1时刻开始，开关管进入关断过程，流过开关管的电流id 开始减小并快速下降到零；同时，此阶段二极管D2仍未导通，而流过变压器原边的电流IP首先给漏源寄生电容Cds恒流充电(因LP很大)，UDS快速上升(寄生电容Cds较小)，变压器原边电感储存能量的很小一部份转移到Cds；直到t2时刻，UDS 上升到Ui+Uf(Uf为变压器副边向原边的反馈电压)。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(b)所示，钳位电容C1继续通过电阻R1释放能量。 3）t2-t3阶段。t2时刻，UDS上升到Ui+Uf后，D2开始导通，变压器原边的能量耦合到副边，并开始向负载传输能量。由于变换器为稳压输出，则由变压器副边反馈到原边的电压Uf=n(Uo+UD)(Uo为输出电压，UD为二极管D2导通压降，n为变压器的变比)可等效为一个电压源。但由于变压器不可避免存在漏感，因此，变压器原边可等效为一电压源Uf和漏感Llk串联，继续向Cds充电。直到t3时刻，UDS上升到Ui+UCV(UCV的意义如图1(b)所示)，此阶段结束。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(c)所示，钳位电容C1依然通过电阻R1释放能量。由于t1-t3阶段持续时间很短，可以认为该阶段变压器原边峰值电流IP对电容Cds恒流充电。 4）t3-t4阶段。t3时刻，UDS 上升到Ui+UCV，D1开始导通，等效的反馈电压源Uf与变压器漏感串联开始向钳位电容C1充电，因此漏源电压继续缓慢上升(由于C1的容量通常比Cds大很多)，流过回路的电流开始下降，一直到t4时刻，变压器原边漏感电流ip下降到0，二极管D1关断，开关管漏源电压上升到最大值Ui+UCP(UCP的意义如图1(b)所示)。此阶段变换器一次侧的能量转移等效电路如图2(d)所示。 5）t4-t5阶段。t4时刻，二极管D1已关断，但由于开关管漏源寄生电容Cds 的电压UDS=Ui+UCP>Ui，将有一反向电压加在变压器原边两端，因此，Cds与变压器原边励磁电感Ls及其漏感Llk开始谐振，其能量转移等效电路如图2(e)所示。谐振期间，开关管的漏源电压UDS逐渐下降，储存于Cds中的能量的一部份将转移到副边，另一部分能量返回输入电源，直到t5时刻谐振结束时，漏源电压UDS稳定在Ui+Uf。由于此阶段二极管D1关断，钳位电容C1通过电阻R1放电，其电压UC 将下降。结合图1和图2进行分析可知：如果反馈电压大于钳位电容电压，则在整个开关关断期间，回馈电压一直在向RCD钳位电路提供能量，而该能量最终将被

限幅器原理

限幅器原理 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

限幅器原理 理想限幅器是一个无记忆的非线性电路。理想限幅器应具有放大和限幅的双重功能，且要求其放大量为无穷大、限幅是瞬时的。通常限幅器是由非线性限幅器件和一个带通滤波器组成，调频波通过它时，首先由非线性器件将其超过限幅电平E的那部分幅度切去，然后经带通滤波器滤出其基波分量，以使输出电压的频率仍和输入的频率一致。实际设计中，我们采用在一个近似中频带宽的限幅器中加入适量的正反馈，就能够明显地改善它的削弱比，起到几级无正反馈但其它结构相同的限幅器的作用 . 二极管限幅： 下图所示的中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当ui低于E时，D不导通，uO＝E；当ui高于E以后，D导通，uO ＝ui。该限幅器的限幅特性如图2所示，当输入振幅大于E的正弦波时，输出电压波形见图3。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。 如将二极管和负载并联，则组成并联限幅器，见图4。图中，当ui高于E时，D导通，uO ＝E；当ui低于E时，D截止，uO＝ui。它的限幅特性如图5所示。显然，这是一个上限幅器。 将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图6所示的双向，它的限幅特性如图7所示。当输入一个振幅较大的时，输出波形见图8。 ：

用来做限幅用的二极管称为。所谓限幅，就是将信号的幅值限制在所需要的范围之内。由于通常所需要限幅的电路多为高频、高频载波电路、中、高频调制电路等，故要求具有较陡直的U-I特性，使之具有良好的开关性能。从这一点出发，限幅二极管一般均由结型2CK*担当；在一些特殊要求的电路中，点接触的2AG*或2AK*也可以作为限幅二极管完成限幅任务；还有一些需要较大幅值限幅或既需要限幅又需要温度自动补偿的特定电路，作为限幅二极管将会成为唯一正确的选择。 限幅二极管的特点： 1、多用于中、高频与音频电路； 2、导通速度快，恢复时间短； 3、正偏置下二极管压降稳定； 4、可串、并联实现各向、各值限幅； 5、可在限幅的同时实现。 大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用，通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售：依据限制电压需要，把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。 限幅电路的作用是把输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平（称作限幅电平），且再不随输入电压变化。

二极管钳位电路图

钳位电路（ClampingCircuit）的作用是把整个信号幅值进行直流平移。最后的输出波形与输入波形的形状不变，只是在输入信号的基础上增加了直流分量。该直流分量的大小取决于电路本身的具体参数。钳位电路的应用也很多，在我们家里的彩色电视机里有它的身影。在其中它起到恢复电视亮度信号的直流分量。 钳位二极管特性 1、二极管具有单向导电性，正向导通，反向不导通。半导体二极管导通时相当于开关闭合（电路接通），截止时相当于开关打开（电路切断），所以二极管可作开关用。 2、二极管的钳位是指利用二极管正向导通压降相对稳定，且数值较小（有时可近似为零）的特点，来限制电路中某点的电位。 3、二极管是有一个P型半导体和一个N型半导体结合在一起形成的，中间会形成一个PN节，隔离正是由于PN节的作用。PN节处由于电子的漂移本身形成了一个内电场，当外加电压产生的电场与内电场的方向相同时电流便能通过，否则就会被内电场抵消而被隔离。过大则会将PN节击穿，是不容许的 负钳位器 （1）简单型 工作原理Vi正半周时，DON，C充电至V值，Vo=0V。Vi负半周时，DOFF，Vo=-2V。 （2）加偏压型

工作原理 Vi正半周时，二极管DON，C被充电至V值（左正、右负），Vo=+V1（a）图或-V1（b）图。 Vi负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，Vo=VC+Vi（负半周）=2V。 正钳位器 （1）简单型 工作原理 Vi负半周时，DON，C充电至V值（左负、右正），Vo=0V。Vi正半周时，DOFF，Vo=VC+Vi （正半周）=2V。 （2）加偏压型

判断输出波形的简易方法 1.由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。 2。由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为 ，则波形必须向上移动;若二极管的方向为 ，则波形必须往下移动。 3决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上，即为我们所求。