(仅供参考)二极管限幅电路
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⼆极管限幅电路⼯作原理分析与理解⼆极管最基本的⼯作状态是导通和截⽌两种,利⽤这⼀特性可以构成限幅电路。
所谓限幅电路,就是指限制电路中某⼀点的信号幅度⼤⼩,当信号幅度⼤到⼀定程度时,不让信号的幅度再增⼤;当信号的幅度没有达到限制的幅度时,限幅电路不⼯作。
具有这种功能的电路称为限幅电路,利⽤⼆极管来完成这⼀功能的电路称为⼆极管限幅电路。
图5-40所⽰是⼆极管限幅电路。
在电路中,Al是集成电路(⼀种常⽤元器件),VT1和VT2是三极管(⼀种常⽤元器件),Rl和R2是电阻器,VDl~VD6是⼆极管。
1.电路分析思路 WH253K9JI对电路中VD1和VD2作⽤分析的思路,主要说明下列⼏点。
(1)从电路中可以看出,VD1、VD2、VD3和VD4、VD5、VD6两组⼆极管的电路结构⼀样,这两组⼆极管在这⼀电路中所起的作⽤是相同的,所以只要分析其中⼀组⼆极管的电路⼯作原理即可。
(2)集成电路Al的①脚通过电阻Rl与三极管VT1基极相连,显然Rl是信号传输电阻,将①脚上输出的信号通过Rl加到VT1基极(由于在集成电路Al的①脚与三极管VT1基极之间没有隔直电容)。
根据这⼀电路结构可以判断:集成电路Al的①脚是输出信号引脚,⽽且输出直流和交流的复合信号。
确定集成电路Al的①脚是信号输出引脚的⽬的,是为了判断⼆极管VD1在电路中的具体作⽤。
(3)集成电路Al的①脚输出的直流电压显然不是很⾼,没有⾼到让外接的⼆极管处于导通状态。
理由是:如果集成电路Al的①脚输出的直流电压⾜够⾼,那么VD1、VD2和VD3导通,其导通后的内阻很⼩,这样会将集成电路Al的①脚输出的交流信号分流到地,对信号造成衰减,显然这⼀电路中不需要对信号进⾏这样的衰减。
所以从这个⾓度分析得到的结论是:集成电路Al的①脚输出的直流电压不会⾼到让VD1、VD2和VD3导通的程度。
(4)从集成电路Al酌①脚输出的是直流和交流的叠加信号,它通过电阻Rl加到三极管VT1基极。
multisim二极管限幅电路-回复Multisim二极管限幅电路是一种常用的电子电路,能够限制电压在特定范围内工作。
本文将一步一步回答关于Multisim二极管限幅电路的问题,并对其原理、设计过程和应用进行详细介绍。
第一步:了解二极管限幅电路的基本原理在开始设计Multisim二极管限幅电路之前,我们需要先了解它的基本原理。
二极管限幅电路主要由一个二极管和两个电阻组成。
二极管的特性是具有单向导电性,即只有正向电压才能使电流流经二极管。
当输入信号的电压超过二极管的阈值电压时(即反向偏置),二极管将导通,从而限制信号电压在阈值电压之下。
这样,在输入信号的负半周中,二极管就相当于一个导线,而在输入信号的正半周中,二极管则处于截止状态,不会导通。
第二步:构建Multisim二极管限幅电路下面我们将使用Multisim软件来构建一个简单的二极管限幅电路。
首先,打开Multisim软件,并选择“新建电路”选项开始设计电路。
第三步:在Multisim中添加二极管和电阻在Multisim中,我们可以从库中选择并拉入所需的元件。
在这个例子中,我们需要一个二极管和两个电阻。
您可以通过在搜索栏中键入“二极管”和“电阻”的关键词来找到所需的元件。
第四步:连接二极管和电阻接下来,将二极管和电阻连接到电路板上。
在Multisim中,您可以使用导线工具连接电路元件。
确保正确地连接二极管和电阻,以便电流能够正确地流经电路。
具体而言,一个电阻连接到二极管的正极,另一个电阻与二极管的负极相连接。
第五步:设置输入电压源在Multisim中,您可以使用电压源工具来设置输入电压源。
通过将其连接到电路的适当位置,并设置适当的电压值,来模拟输入信号。
请注意,输入电压的振幅应该超过二极管的阈值电压,以便触发限幅效果。
第六步:设置示波器为了观察电路的输入和输出信号,我们需要添加一个示波器。
在Multisim 中,您可以使用示波器工具并将其连接到电路的适当位置以观察所需的电压波形。
二极管电路习题及答案二极管是一种常见的电子元件,广泛应用于各种电路中。
在学习电子技术的过程中,掌握二极管电路的基本原理和解题方法是非常重要的。
本文将介绍一些常见的二极管电路习题及其答案,帮助读者加深对二极管电路的理解。
1. 单级整流电路单级整流电路是最简单的二极管电路之一,它可以将交流电信号转换为直流电信号。
下面是一个典型的单级整流电路:[图1:单级整流电路示意图]问题:请计算图中二极管的导通时间和截止时间。
答案:在正半周期中,当输入电压大于二极管的正向压降时,二极管导通,此时导通时间为整个正半周期。
而在负半周期中,二极管处于截止状态,导通时间为零。
因此,导通时间为正半周期,截止时间为零。
2. 二极管放大电路二极管放大电路是利用二极管的非线性特性来放大电信号的一种电路。
下面是一个常见的二极管放大电路:[图2:二极管放大电路示意图]问题:请计算图中输出电压的峰值和平均值。
答案:在正半周期中,当输入电压大于二极管的正向压降时,二极管导通,输出电压等于输入电压减去二极管的正向压降。
而在负半周期中,二极管处于截止状态,输出电压等于零。
因此,输出电压的峰值等于输入电压的峰值减去二极管的正向压降,输出电压的平均值等于输入电压的平均值减去二极管的正向压降。
3. 二极管限幅电路二极管限幅电路可以将输入信号限制在一定的范围内,避免过大或过小的信号对后续电路的影响。
下面是一个典型的二极管限幅电路:[图3:二极管限幅电路示意图]问题:请计算图中输出电压的范围。
答案:当输入电压大于二极管的正向压降时,二极管导通,输出电压等于输入电压减去二极管的正向压降。
而当输入电压小于二极管的反向击穿电压时,二极管处于截止状态,输出电压等于零。
因此,输出电压的范围为零到输入电压减去二极管的正向压降。
通过以上几个习题,我们可以了解到二极管电路的一些基本特性和解题方法。
当然,实际的二极管电路问题可能更为复杂,需要结合具体的电路图和参数来进行分析和计算。
multisim二极管限幅电路-回复[multisim二极管限幅电路]是一种常见的电路设计,用于限制输入信号的幅度范围。
在本篇文章中,我们将一步一步回答以下问题:什么是限幅电路?二极管限幅电路的基本原理是什么?如何使用Multisim软件来模拟并优化这种电路设计?一、什么是限幅电路?限幅电路是一种特殊的电路,用于限制电路输入信号的幅度范围。
简单来说,它可以防止信号的峰值超过一定阈值,从而保护后续电路免受过大的信号干扰。
二、二极管限幅电路的基本原理是什么?二极管限幅电路通常由两个二极管(分别称为D1和D2)、两个电阻(R1和R2)和一个耦合电容(C1)组成。
其基本原理如下:1. 当输入信号的幅度很小并且小于二极管的阈值电压时,D1和D2处于正向偏置状态,并且二极管上的电压很小,几乎没有电流流过二极管。
此时,输入信号通过限幅电路无改变地传递到输出端。
2. 当输入信号的幅度变大,并超过二极管的阈值电压时,D1和D2处于反向偏置状态。
在这种情况下,二极管进入击穿区域,其电压几乎不会改变。
这样,输入信号的幅度就被限制在二极管阈值电压的范围内,并且输出信号的幅度也相应地被限制。
三、如何使用Multisim软件来模拟并优化二极管限幅电路?1. 打开Multisim软件并创建一个新的电路设计。
2. 从组件库中选择并放置两个二极管(D1和D2),两个电阻(R1和R2)以及一个耦合电容(C1)到工作区。
3. 连接二极管、电阻和耦合电容,根据二极管限幅电路的原理连接正确的引脚。
4. 设置二极管所需的特性参数。
可以通过双击二极管组件,在弹出窗口中设置二极管的正向偏置电压和击穿电压等参数。
5. 设置输入信号源。
可以从组件库中选择并放置一个可变的信号源(如函数发生器),并连接到电路的输入端。
6. 设置模拟参数。
在Multisim软件的菜单栏中选择仿真设置,可以设置仿真时间、步长等参数。
7. 运行电路仿真。
点击Multisim软件的运行按钮,观察电路的输入和输出波形。
模电实验报告--二极管使用引言:二极管是一种半导体元件,由于其高速开关、整流、信号检测等功能,在电子电路中得到广泛应用。
本实验将通过实际操作,掌握二极管在整流电路、稳压电路和限幅电路等方面的应用。
实验一:单相桥式整流电路实验目的:通过单相桥式整流电路实验,了解二极管的特性、了解单相桥式整流电路的工作原理、掌握单相桥式整流电路电路的设计方法与实验技术。
实验原理:单相桥式整流电路是一种经典的整流电路,将交流信号通过四个二极管之后,得到一直流电信号。
桥式电路的输出电压为输入电压有效值的一半,因此需要通过滤波电路进行滤波以得到直流输出。
实验器材:二极管 4个电位器 1个万用表 1个示波器 1台实验步骤:1.按照图1所示,连接单相桥式整流电路,同时接上电源和电压表。
2.调节电源电压为10V,调节电位器,使得输出电压为5V。
3.按照实验原理连接滤波电路,连接示波器,观察滤波电路的输出波形。
实验结果:实验数据记录见表1。
输出波形如图2所示。
电源电压 Uin/V 输出电压 Uout/V10 4.44实验二:稳压二极管的特性实验通过稳压二极管实验,了解稳压二极管的原理和特性、研究稳压二极管的参数对电路的影响。
稳压二极管是一种半导体电子元件,通过控制二极管正向电压,来使得稳压二极管的输出电压保持稳定。
稳压二极管具有很高的单向导电性,需要注意正反接电的问题。
表2 稳压二极管特性实验数据记录4 4.05 4.06 4.07 4.0图4 稳压二极管实验波形(Uin=6V)实验三:限幅电路实验通过限幅电路实验,掌握限幅电路的工作原理,了解二极管在限幅电路中的应用。
限幅电路是一种常见的电子电路,通过二极管的开关特性,在电路中起到限幅电压的作用。
不同的二极管类型适用于不同的限幅电路。
2.调节电源电压为5V,观察并记录输出波形。
表3 限幅电路实验数据记录5 0.00图7 限幅电路实验波形结论:通过本次实验,我们掌握了二极管的特性和应用,了解了单相桥式整流电路、稳压电路和限幅电路的原理和设计方法,并掌握了相应的实验技术。
二极管的限幅作用原理与应用嘿,朋友们!你们有没有遇到过那种电路突然"短路"了,电流像洪水一样涌出来,把整个设备都给淹没了的情况?这种情况,就是二极管在发挥它的大能量——限幅作用。
让我们来聊聊什么是二极管。
二极管就像是一个小小的开关,它有两个端口,一个正极,一个负极。
当电流通过这个二极管时,只有正向电流能通过,而反向电流则会被阻止。
这就是二极管的限幅作用。
那么,为什么我们要把二极管用在电路里呢?简单来说,因为二极管可以保护电路不受损害。
想象一下,如果你的电脑突然"短路"了,所有的电流都涌向电源,那后果不堪设想。
但是,有了二极管,只要电流稍微有点异常,它就会立刻"断路",让电流不再继续流动,从而保护了整个电路。
那么,二极管是如何做到限幅的呢?其实,这就要说到二极管的工作原理了。
当正向电流通过二极管时,它会发光发热;当反向电流通过时,它会"断路",不让电流流过。
这就是二极管的限幅作用。
那么,二极管的限幅作用有哪些应用呢?比如说,我们在做电路板设计时,就需要用到二极管来保护电路。
再比如说,我们在日常生活中使用的手机、电视等电子产品,也都离不开二极管的保护。
那么,二极管的限幅作用有什么好处呢?它可以保护电路不受损害,避免因为电流过大而导致的设备损坏。
它还可以提供稳定的电流供应,保证电子设备的正常运作。
它还可以提高电子设备的性能和稳定性,延长其使用寿命。
总的来说,二极管的限幅作用就像是一个保护伞,时刻保护着我们的电子设备。
所以,我们要感谢二极管,感谢它为我们提供了这么好的保护。
好了,关于二极管的限幅作用原理和应用就聊到这里吧。
希望大家通过这篇文章,对二极管有了更深入的了解。
下次遇到电路问题时,不妨先想想是不是因为二极管出了问题。
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二极管限幅
二极管限幅是指二极管在正向偏置时,其输出电压与输入电压之间的范围,通常用于控制电路的电流和电压,以确保电路的稳定性和可靠性。
二极管限幅是通过对二极管的导通电阻和截止电阻进行设计,来限制二极管的正向输出电压范围。
当二极管处于正向偏置时,它的导通电阻很小,而截止电阻很大,因此输出电压很高。
如果输出电压超过了二极管的限幅值,二极管将不导通,从而保护了电路中的其他元件。
二极管限幅的设计需要考虑多方面的因素,例如电路的负载情况、二极管的特性曲线、输入输出电压的精度要求等。
一般来说,二极管限幅可以通过电感和电容的组合来实现。
电感器可以储存电路中的电流,电容可以储存电路中的电压,从而在输出电压超过限幅时,电容可以储存电压,电感器可以储存电流,从而避免二极管的损坏。
除了二极管限幅外,还有其他控制电路可以用于控制电路的电流和电压,例如二极管整流器、可控硅、开关管等。
这些电路都有各自的特点和应用范围,具体使用何种电路取决于具体的电路需求和条件。
二极管限幅电路电阻不分压
二极管限幅电路中电阻的分压作用主要体现在限幅电路的设计中,可以控制电流的流动和限制电压幅值。
当二极管导通后,电阻上的电压降会使电压降低,起到限幅的作用。
如果二极管限幅电路中电阻不分压,可能会导致电路中部分电压泄漏或完全短路。
这不仅会损坏其他元件,还可能导致电路工作异常或失效。
因此,在设计二极管限幅电路时,必须选择合适的电阻值,以确保电阻能够有效地分压,从而实现限幅功能。
此外,选择合适的二极管类型也至关重要。
通常,在限幅电路中使用的二极管是肖特基二极管或快恢复二极管,它们能够在限制电压的同时保持较小的漏电流,从而减小对其他电路的影响。
因此,为了保证电路的正常工作,必须根据具体的应用场景和要求选择合适的二极管类型和电阻值。
二极管限幅原理在电子学中,二极管限幅是一种常见的电路应用,它可以用来限制电压波形的振幅,从而保护后续电路不受过大的电压影响。
二极管限幅原理是基于二极管的导通特性和截止特性,通过合理的电路连接方式实现对输入信号的限幅作用。
本文将对二极管限幅原理进行详细介绍,以便读者更好地理解和应用这一电路技术。
二极管的导通特性是指在正向偏置时,二极管呈现导通状态,电压降较小;而在反向偏置时,二极管呈现截止状态,电压降较大。
基于这一特性,我们可以利用二极管的导通和截止来实现对输入信号的限幅。
具体来说,当输入信号的振幅超过一定数值时,二极管进入导通状态,将多余的电压通过二极管导通通路放到地上,从而限制了输出信号的振幅。
为了更好地理解二极管限幅原理,我们可以通过具体的电路图来加深理解。
图1是一个简单的二极管限幅电路,其中二极管D1和D2被反向并联连接。
当输入信号为正半周时,D1导通,D2截止;当输入信号为负半周时,D1截止,D2导通。
这样就实现了对输入信号的限幅作用。
通过这个电路图,我们可以清晰地看到二极管限幅原理的实际应用。
除了上述的简单二极管限幅电路外,实际应用中还可以通过串联和并联等方式构建更为复杂的二极管限幅电路,以实现不同范围的限幅效果。
在设计电子设备时,合理地利用二极管限幅原理可以有效地保护后续电路,提高整体电路的稳定性和可靠性。
总的来说,二极管限幅原理是基于二极管的导通和截止特性,通过合理的电路连接方式实现对输入信号的限幅作用。
通过本文的介绍,相信读者对二极管限幅原理有了更深入的理解。
在实际应用中,我们可以根据具体的需求设计不同类型的二极管限幅电路,以实现对输入信号的精确控制。
希望本文对读者在电子电路设计和应用中有所帮助。
稳压二极管限幅电路
稳压二极管限幅电路是一种电路设计,用于限制输入信号的幅值,以保持输出信号的稳定性。
该电路通常使用稳压二极管(或称为Zener二极管)作为限幅元件。
稳压二极管是一种特殊材料制成的二极管,具有特定的工作电压。
当输入电压超过稳压二极管的工作电压时,稳压二极管将开始导通,以维持输出电压稳定在其工作电压上。
稳压二极管限幅电路的基本原理是当输入电压超过所选择的稳压二极管的工作电压时,稳压二极管会开始导通,将输入电压限制在其工作电压上。
这样,输出信号的幅值将被限制在设定的范围内,从而保持输出信号的稳定性。
稳压二极管限幅电路通常由稳压二极管、电阻和电容组成。
输入信号经过电阻分压后进入稳压二极管,并通过稳压二极管进行限幅。
电容则起到滤波作用,去除高频噪音。
需要注意的是,稳压二极管限幅电路只能对输入信号的幅值进行限制,无法对输入信号的频率进行调节。
因此,在设计电路时,需要根据实际需求选择合适的稳压二极管和其他元件,以确保输出信号在所需的幅值范围内保持稳定。
二极管中限幅电路的分析及其故障检测
是一种具有两个电极的器件,它容许从一个方向流过,因为这个特点,在当中,二极管常常被用来当做反向阻断来用法。
利用二极管的两种工作状态,能够形成限幅电路。
限幅电路是指对电路中某一点信号幅度大小举行限制,假如信号没有达到规定的大小,那么限幅电路就不会工作。
这一过程就称为二极管限幅电路。
那么当限幅电路浮现问题时,如何举行故障处理呢?
1所示是二极管限幅电路。
在电路中,A1是(一种常用元器件),VT1和VT2是(一种常用元器件),R1和R2是器,VD1~VD6是二极管。
图1二极管限幅电路
电路分析思路解释对电路中VD1和VD2作用分析的思路主要解释下列几点:
从电路中可以看出,VD1、VD2、VD3和VD4、VD5、VD6两组二极管的电路结构一样,这两组二极管在这一电路中所起的作用是相同的,所以只要分析其中一组二极管电路工作原理即可。
集成电路A1的①脚通过电阻R1与三极管VT1基极相连,明显R1是信号传输电阻,将①脚上输出信号通过R1加到VT1基极,因为在集成电路A1的①脚与三极管VT1基极之间没有隔直,按照这一电路结构可以推断,集成电路A1的①脚是输出信号引脚,而且输出直流和沟通的复合信号。
确定集成电路A1的①脚是信号输出引脚的目的是为了推断二极管VD1在电路中的详细作用。
集成电路的①脚输出的直流明显不是很高,没有高到让外接的二极管处于导通状态,理由是:假如集成电路A1的①脚输出的直流电压足够高,那么VD1、VD2和VD3导通,其导通后的内阻很小,这样会将集成电路A1的①脚输出的沟通信号分流到地,对信号造成衰减,明显这一
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二极管限幅电路二极管是一种常用的电子元件,它可以在电路中起到限流和限压的作用。
二极管限幅电路(Diode Clipping Circuit)是利用二极管的电流导通特性,将电压信号限制在一定范围内的电路。
在本文中,我将介绍二极管限幅电路的原理、应用以及相关注意事项。
一、二极管限幅电路的工作原理二极管限幅电路有两种类型,分别为正半波限幅电路和负半波限幅电路。
下面将分别介绍这两种限幅电路的工作原理。
1. 正半波限幅电路正半波限幅电路的原理如下:假设输入电压为正弦波信号,当输入电压为正向偏置电压时(即大于二极管的导通电压),二极管导通,此时输出电压等于输入电压;当输入电压为负向偏置电压时(即小于二极管的导通电压),二极管截止,输出电压为零。
通过这样的限幅作用,可以将输入电压限制在一定范围内。
2. 负半波限幅电路负半波限幅电路的原理与正半波限幅电路相反:假设输入电压为正弦波信号,当输入电压为正向偏置电压时,二极管截止,输出电压为零;当输入电压为负向偏置电压时,二极管导通,输出电压等于输入电压。
二、二极管限幅电路的应用二极管限幅电路广泛应用于各种电子设备和电路中。
下面列举几个常见的应用场景。
1. 电压调节二极管限幅电路可以用于电压调节,通过限制输入电压的范围,将其调整为稳定的输出电压。
这在电源电路中非常常见。
2. 信号处理在模拟电路中,二极管限幅电路可以用于处理信号,去除信号中的干扰和噪声,保证信号的质量。
比如在音频放大器中,通过限制输入信号的幅值,可以防止音频信号过载。
3. 保护电路二极管限幅电路在电路中还可以用于保护其他电子元件。
通过限制电流和电压的范围,可防止其他元件因电压过高或电流过大而损坏。
三、二极管限幅电路的注意事项在设计和应用二极管限幅电路时,需要注意以下几点。
1. 选择合适的二极管不同类型的二极管具有不同的导通电压和其他特性,需要根据具体的使用场景选择合适的二极管。
2. 控制输入信号的幅值二极管限幅电路的限幅范围取决于输入信号的幅值和二极管的特性。
二极管限幅器(图)二极管限幅器原理限幅器即将削去了一部分振幅波形的输入信号传到输出端的电路,因而也称削波器。
电路功能有上限幅(削去波形上部一部分)、下限幅(削去波形下部一部分)、双向限幅(同时削去波形上下各一部分),限幅器电阻r应满足条件rd《r〈rr,rd、rr分别为二极管正向导通电阻和反向截止电阻。
上限幅电平用eh表示,下限电平用el表示。
1、串联限幅器开关器件位于限幅器的串联臂构成串联限幅器。
图5.4-79a为上限幅器及波形图,图中v 经r1和r2分压取得限幅电平eh,则限幅器电阻r=r1//r2。
图5.4-79b为串联下限幅器及波形图。
2、并联限幅器开关器件位于限幅器的并联臂构成并联限幅器。
图5.4-80a为上限幅,图b为下限幅波形同5.4-79,图中电压源可用稳压管或其他低内阻电压源。
3、双赂限幅器同时具有上下限幅功能的电路为双向限幅器,波形如5.4-81所示,输入信号高于eh和低于el的波形被削去,介于eh和el之间的信号传到输出端。
图 5.4-82a为串联双向限幅器,其中eh=v2r4/(r2+r4);e1=v1r2/(r1+r2);el=e1+(eh-e1)(r1//r2)/[(r1//r2)+(r3//r4)];v1﹤0;v2﹥0。
图5.4-82b为并联双向限幅器,eh﹥0,el﹤0。
4、串并联限幅器串联和并联形式共同组成的限幅器,其传输和削滤时都具有较低的输出阻抗。
如图5.4-83所示三种限幅器,其波形参考前述限幅器波形。
图T1606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。
=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T1607所示,当输入振幅大于E的正弦波时,输出电压波形见图T1608。
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。
二极管限幅电路实验报告实验报告:二极管限幅电路摘要:本实验通过搭建二极管限幅电路,研究了该电路的性质和工作原理。
实验结果表明,二极管限幅电路能够将输入信号限制在特定范围内,实现信号的稳定输出。
1.引言2.实验原理输入信号超过负半周的正向截止电压时,二极管正向导通,负载电阻起到了放大作用,使得输出电压接近输入电压;输入信号低于负半周的负向截止电压时,二极管反向截止,输出电压维持在负向截止电压范围内。
3.实验装置和方法(1)实验装置:1)信号发生器;2)示波器;3)二极管(型号:1N4148);4)电阻(1kΩ);5)电容(100nF);6)连线和电源等辅助材料。
(2)实验方法:1)按照电路图连接电路;2)调整信号发生器产生不同频率和幅度的正弦信号;3)用示波器观测输入和输出信号波形,并记录波形参数。
4.实验结果与分析通过实验观测,我们得到了不同输入信号下二极管限幅电路的波形和参数数据。
在输入信号幅度较大时,二极管限幅电路能够将其限制在一定范围内,保持稳定的输出。
通过进一步分析实验数据,我们可以得出以下结论:1)二极管限幅电路的工作原理是基于二极管的正向导通和反向截止特性;2)输入信号必须超过一定电压才能使二极管正向导通;3)当输入信号低于一定电压时,二极管反向截止,输出电压保持不变;4)二极管限幅电路具有限制输入信号幅度的功能,能够保护后续电路不受过大的输入信号影响。
5.结论本实验通过搭建了二极管限幅电路并进行了观测和分析,研究了该电路的特性和工作原理。
实验结果表明,二极管限幅电路能够将输入信号限制在一定的电压范围内,保持稳定的输出。
通过本实验的学习,我们对二极管限幅电路的性质和工作原理有了更深入的了解,为今后在信号处理和通信系统设计中的应用提供了理论依据和实际操作经验。
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。
本文目录(点击查看大图)▉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。
2.7.1 下限幅电路R D u ou iU EtOu i tOu o U m U mU DU E 串联型并联型R D u ou iU EtOu i tOu o U m U mU D U E @分析2-7-1串联型下限幅电路的配套程序分析@分析2-7-2并联型下限幅电路的配套程序分析2.7.2 上限幅电路串联型并联型R D u o u iU ERD u ou iU EtO uit Ou o U mU DU E - U mU D - U mU m tOu itOu o U m U mU D U E -U m-U m@分析2-7-3串联型上限幅电路的配套程序分析@分析2-7-4并联型上限幅电路的配套程序分析2.7.3 双向限幅电路R D 1u ou iU E1D 2U E2tOu i Ou o U m U mU D2U E2-U m-U mtU E1U D1@分析2-7-5双向限幅电路的配套程序分析【例2-7-1】某负载可等效为10k 电阻,要求输入的电平不能超过 5V ,试设计输入端的保护电路。
R D 1u ou i4.3VD 24.3VR L@仿真2-7-1例2-7-1的仿真【例2-7-2】串联型二极管双向限幅电路如图2-7-10所示,假设D 1、D 2为理想二极管。
试分析并画出u O 对u I 的关系曲线。
@仿真2-7-2例2-7-2的仿真⎪⎩⎪⎨⎧>≤≤<=V 40V,40V40V 20,V 20V,20i i i i O u u u u u Ou O /V u I /V10203040501020304050。
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
子过载损坏。
稳压管的符号如图(a )所示。
/V
(a)D
阴极(接电源正极)
阴极(接电源负极)
主要参数:
(1)稳定电压Z U :Z U 就是稳压管的反向击穿电压。
相当于图(b )中特性曲线AB 段间的Z I 对应的电压值,由于晶体管参数的分散性,即使同一型号的管子,Z U 的值也有不同。
例如,2CW75管的Z U 值为10~11.8V ,是指该管的稳定电压是10~11.8V 范围内的某一数值,而不是指2CW75管的稳定电压在10~11.8V 之间变化。
(2)稳压电流Z I :Z I 是指稳压管维持稳定电压的工作电流。
手册中规定有最小测试电流min Z I (
1Z I )和正常测试电流Z I (2Z I )两项,通常在实际应用中取Z I 值作为标称值。
(3)最大稳定电流max Z I :最大电流是稳压二极管允许通过的最大反向电流。
稳压管工作时的电流应小于这个电流,若超过这个值,管子会因电流过大造成管子过热而损坏;正常工作时,min Z I <I <max Z I 。
(4)最大耗散功率max Z P :max Z P 是指稳压管不致因过热而损坏的最大耗散功率。
max max
Z Z Z P U I =×(5)动态电阻z r :z r 是反映稳压管稳压性能好坏的一个参数。
它等于稳压管两端电压的变化量和
对应的电流变化量之比,即
z z
z I U r ∆∆=
;动态电阻越小,说明曲线越陡,稳压管的稳压性能越好。
2、二极管稳压电路
稳压管稳压电路如图(a )所示,由稳压管D 和限流电阻R 组成,稳压管在电路中应为反向偏置,它与负载电阻R L 并联后,再与限流电阻串联,属于并联型稳压电路。
(b)
(a)工作原理:
(1)负载电阻R L 不变:当负载电阻不变,电网电压上升时,将使i U 增加,o U 随之增加,由
稳压管的伏安特性可知,稳压管的电流z I 就会显著增加,结果使流过电阻R 的电压增大,从而使增大了的负载电压o U 的数值有所减小,即o i R U U U =−。
如果电阻R 的阻值选择适当,最终可使o U 基本上保持不变。
上述稳压过程可表示如下:
U i →U o ↑→I Z ↑→I R ↑
U o ↓←U R ↑←
同理,如果交流电源电压降低使o U 减小时,电压i U 也减小,因此稳压管的电流z I 显著减小,结果使通过限流电阻R 的电流R I 减小,R I 的减小使R 上的压降减小,结果使负载电压L U 数值有所增加,从而使输出电压基本不变。
(2)电源电压不变:假设电网电压保持不变,负载电阻L R 减小,L I 增大时,由于电流在R
上的压降升高,输出电压o U 将下降。
由于稳压管并联在输出端,由伏安特性可看出,当稳压管两端的电压有所下降时,电流L I 将急剧减小,而R Z L I I I =+,所以R I 基本维持不变,R 上的电压
也就维持不变,从而得到输出基本维持不变。
上述稳压过程表示如下:
R L ↓
→I L ↑→I R ↑→U O ↓
U O 当负载电阻增大时,稳压过程相反。
3、稳压管稳压电路限流电阻和稳压管的选择
(1)稳压电路中的稳定电压应按负载电压选取,即Z o U U =;如果一个管子的稳压值不够,可以用两个或多个稳压管串联;稳压管的最大稳定电流max Z I 大致上应该比最大负载电流max L I 大两倍以上,即max Z I ≥2max L I 。
(2)限流电阻R 的大小应该满足两个条件(两种极端情况);首先,当直流输入电压最低(Im in U )而负载电流最大时,流过稳压管的电流应该大于稳压管的稳定电流Z I ,即
由上式得出
注意硅稳压管稳压电路限流电阻和稳压管的选择,同时,当直流输入电压最高(Im ax U )而负载电流最小时,流过稳压管的电流不应该超过稳压管的最大稳定电流max Z I ,即
max
min 0
max 1Z L I I R
U U ≤−−即
0Imax Z max L min
U U R I I −≥
+或
Z
L in I I R
U U ≥−−max 0
Im max
Im min max 0Im L Z in
L Z ax I I U U R I I U U +−≤≤+−max
0Im L Z in I I U U R +−≤。