哪位大神具體講一下二極管嵌位的原理?

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二極管的鉗位作用也就是指,將加在二極管兩端的幅度較大的信號電壓限制在二極管的正向壓降附近,以保護其它電路或元件不被損壞。二極管構成的鉗位電路在波形整形及各種保護電路中用的很廣。下面我們就來介紹一下二極管的鉗位原理。

LM358運放構成的波形整形電路。

上圖是一個採用LM358運放構成的波形整形電路,其可以將輸入端輸入的任意波形的低頻交流信號變為矩形波輸出,該電路在電子測量儀表中較常用。LM358運放輸入端並聯的兩個二極管VD1和VD2為保護二極管,其作用就是將輸入信號Vin的幅度鉗位在兩個二極管的正向壓降附近,以免Vin的幅度過大,將LM358內部輸入級電路損壞。電阻R1為限流電阻。

假設Vin的幅度為30V的正弦波交流電,在Vin的正半周時,二極管VD1導通,此時VD1兩端的正向壓降在0.7V左右(VD1和VD2皆為硅二極管);當Vin為負半周時,VD2導通,此時VD2兩端的正向壓降在-0.7V左右,這樣不論Vin的正半周還是負半周,LM358的兩個輸入端②腳與③腳之間的電壓差始終在0.7V左右,從而避免了幅度較大的Vin將LM358內部輸入級電路損壞。

施密特觸發器輸入級的鉗位電路。

上圖是一個採用CMOS六施密特觸發器CD40106(這裡只使用了內部的兩個施密特觸發器)構成的波形整形電路。這個電路常作為數字頻率計輸入端的整形電路,其作用與LM358構成的整形電路一樣,不過其高頻性能比上述整形電路好得多,適用於對高頻信號整形。施密特觸發器A輸入端接的兩個二極管VD1和VD2亦為保護二極管,其作用是將A輸入端的信號幅度鉗位在-0.7~5.7V之間。我們知道,各種CMOS數字電路輸入的高電平幅度不能超過Vdd+0.7V,輸入低電平幅度不能低於0-0.7V,故這裡加入兩個二極管,將施密特觸發器A輸入端的幅度鉗位在上述範圍內。

假設Vin的幅度為10V時,此時VD1導通,A輸入端的信號幅度為5V+0.7V;若Vin為-10V,則VD2導通,此時A輸入端的信號幅度為0-0.7V,從而將Vin的幅度鉗位在CD40106的允許範圍內。


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哪位大神具體講一下二極管鉗位的原理?

答;所謂鉗位就是利用半導體二極管的單相導電與飽和壓降(鍺材料0.25V、硅材料0.65V),按照輸入信號的極性,反向並聯在單元電路的輸入端,把信號波形或幅值的某一部分固定在選定的電平上。如下圖(c)所示。



當二極管正極接電路的GND時,負極端的電路中的電平比地高時,二極管會截止,其輸入電位不會受到的鉗位;反過來,如果二極管負極接地,如果輸入電平高時,則二極管會將其高的部分拉到二極管的正向飽和壓降0.65V。

鉗位電路在集成運放電路、電子產品要求有信號的幅值電路中經常這樣。

例如上圖中的電視機接收電視信號,在機內被低頻調製後,使信號電平改變,用鉗位電路則可以把波形圖頂部鉗位到一個固定電平上;見上圖中的(a)和圖(b)所示。現舉一個將波頂鉗位零電平的例子。

鉗位電路如圖(c)所示,輸入和輸出波形分別如圖(d)和圖(e)所示。

鉗位電路的機理是利用電容器的儲能,使信號的電平移動。當然,電路的參數配置應該符合要求。假設Rdf和Rdr分別為二極管的正向電阻和反向電阻。

(1)對C充電的要求;當to時,D導通,C充電。時間常數CRdf應小於1/3脈衝寬度,T1(Rdf<R)。

(2)對C放電的要求;脈衝休止期間D截止,C將經過R放電(R<Rdr),其放電時間常數應明顯地大於脈衝休止時間T2。

在滿足上述條件後,C上的電壓Uc如圖(d)虛線所示,相應的輸出波形Uo如圖(e)所示。這樣就把輸入脈衝的頂部鉗位到零電平上了。

如果想改變鉗位電平,可以在電路中接入直流電勢。如果想將脈衝的底部鉗位,則可以將二極管反著接即可。


對於門電路的鉗位,可以用需要鉗位電壓的高低,選擇穩壓二極管進行鉗位,其工作原理與上述一樣。

以上為個人觀點,僅供提問者和頭條上有類似需要了解的閱讀者們參考。

知足常樂2019.3.17日於上海


知足常樂0724


鉗位的作用就是將電平限定在某一個固定電位,以便於下級進行信號處理。

常見的有以下幾種鉗位電路:

①,直流分量恢復電路:全電視信號在發射的時候,為了減少發射功率,通常都是進行了單邊帶處理。電視機接受到的電視信號失去了直流分量,明亮的場景和黑暗的場景同步頭不在同一位置,如果不加處理切割同步頭,會造成明場和暗場的場掃描不同步。

所採用的處理辦法就是鉗位電路,將明場景和暗場景的同步頭人為地拉到同一電位進行切割,這樣就保證了行場掃描無論是明場景還是暗場景都能同步。

②,限幅電路。過大的輸入信號會對放大器造成干擾或損壞,利用二極管的導通電壓,將信號限定在一定的範圍之內。

在調頻信號中,干擾信號會以調幅的形式加在有用的信號上,這時候就可以用限度電路去掉多餘的調幅信號,只留下有用的調頻信號,送到下一級進行信號處理。

③,保護電路。電感類負載在通電截止的時候,都會產生一個高反壓,這個高反壓會造成控制元件的損壞。加一個二極管就能將這個高反壓限制在電源電壓或者將其短路掉,從而保護控制元件。


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