單個(gè)二極管限幅電路的分析

譚漢洪，趙 響

TAN Han-hong1, ZHAO Xiang2

（1.廣東科技學(xué)院，東莞 523083；2.桂林電子科技大學(xué) 信息與通信學(xué)院，桂林 541004）

0 引言

在電子電路中，常用二極管限幅電路對各種信號進(jìn)行處理。它用來讓信號在預(yù)置的電平范圍內(nèi)有選擇地傳輸一部分信號。限幅電路按功能分為上限限幅電路、下限限幅電路和雙向限幅電路三種。在上限限幅電路中，當(dāng)輸入信號電壓低于某一事先設(shè)計(jì)好的上限電壓時(shí)，輸出電壓將隨輸入電壓而增減；但當(dāng)輸入電壓達(dá)到或超過上限電壓時(shí)，輸出電壓將保持為一個(gè)固定值，不再隨輸入電壓而變，這樣，信號幅度即在輸出端受到限制。同樣，下限限幅電路在輸入電壓低于某一下限電平時(shí)產(chǎn)生限幅作用。

本文對比分析了單個(gè)二極管組成的四種限幅電路，理論分析了當(dāng)輸入正弦波電壓時(shí)，上述四種電路的輸出電壓，并給出實(shí)驗(yàn)實(shí)測輸入電壓、輸出電壓波形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析。

1 單個(gè)二極管限幅電路的實(shí)驗(yàn)研究

單個(gè)二極管組成的四種限幅電路如圖1、圖3、圖5和圖7所示。VD1為硅二極管。當(dāng)輸入電壓ui=（10sinwt）V，理論分析并用示波器觀看輸出電壓uo的波形。實(shí)驗(yàn)過程中假設(shè)輸入電壓頻率f=1000Hz，由信號發(fā)生器產(chǎn)生。

圖1 實(shí)驗(yàn)電路一

理論分析：圖1中V D 1的導(dǎo)通條件：VA＞5.7V。所以，ui＞5.7V時(shí)，VD1導(dǎo)通，uo=5.7V；ui＜5.7V時(shí)，VD1截止，uo=ui。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：用示波器觀看uo波形，如圖2（a）所示，ui與uo波形比較如圖2（b）所示。圖中虛線十字交叉處為坐標(biāo)原點(diǎn)，5V/格，輸入信號ui＞5.7V時(shí)，輸出信號uo約為5.7V；輸入信號 ui＜5.7V時(shí)，輸出信號uo跟隨輸入信號ui的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相一致。

圖2 實(shí)驗(yàn)電路一的實(shí)測波形

理論分析：圖3中V D 1的導(dǎo)通條件：VA＜4.3V。所以，ui＜4.3V時(shí)，VD1導(dǎo)通，uo=4.3V；ui＞4.3V時(shí)，VD1截止，uo=ui。

圖3 實(shí)驗(yàn)電路二

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：用示波器觀看uo波形，如圖4（a）所示，ui與uo波形比較如圖4（b）所示。圖中虛線十字交叉處為坐標(biāo)原點(diǎn)，5V/格，輸入信號ui＜4.3V時(shí)，輸出信號uo約為4.3V；輸入信號 ui＞4.3V時(shí)，輸出信號uo跟隨輸入信號ui的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相一致。

圖4 實(shí)驗(yàn)電路二的實(shí)測波形

圖5 實(shí)驗(yàn)電路三

理論分析：圖5中V D 1的導(dǎo)通條件：VA＞5.7V。所以，ui＞5.7V時(shí)，VD1導(dǎo)通，uo=ui；ui＜5.7V時(shí)，VD1截止， uo=5V。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：用示波器觀看uo波形，如圖6（a）所示，ui與uo波形比較如圖6（b）所示。圖中虛線十字交叉處為坐標(biāo)原點(diǎn)，5V/格，輸入信號ui＞5.7V時(shí)，輸出信號uo跟隨輸入信號ui的變化；輸入信號ui＜5.7V時(shí)，輸出信號uo約為5.7V。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相一致。

圖6 實(shí)驗(yàn)電路三的實(shí)測波形

圖7 實(shí)驗(yàn)電路四

理論分析：圖7中V D 1的導(dǎo)通條件：VA＜4.3V。所以，ui＜4.3V時(shí)，VD1導(dǎo)通，uo=ui；ui＞4.3V時(shí)，VD1截止，uo=5V。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：用示波器觀看uo波形，如圖8（a）所示，ui與uo波形比較如圖8（b）所示。圖中虛線十字交叉處為坐標(biāo)原點(diǎn)，5V/格，輸入信號ui＜4.3V時(shí)，輸出信號uo跟隨輸入信號ui的變化；輸入信號ui＞4.3V時(shí)，輸出信號uo約為4.3V。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相一致。

圖8 實(shí)驗(yàn)電路四的實(shí)測波形

2 結(jié)束語

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)輸入正弦波電壓時(shí)，單個(gè)二極管組成的四種限幅電路實(shí)現(xiàn)了單向限幅的作用。本文的分析和研究對學(xué)生學(xué)好模擬電子技術(shù)課程有很好的輔助作用，可作為模擬電子技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)，利于學(xué)生深入學(xué)習(xí)二極管及其組成的限幅電路。

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