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一文知道二極管鉗位的作用原理

h1654155282.3538 ? 來源:陳翠 ? 2019-10-19 08:33 ? 次閱讀

對于二極管的單向導通特性,我們最熟悉的應用就要屬二極管整流了,還有一種鉗位電路,也是利用它的這一特性。所謂的鉗位,就是將信號強行鉗制到某一電位上,抬高或降低信號的基準電位,但不改變原信號的波形,這就是鉗位了,如上圖中所示。

鉗位的作用原理

二極管鉗位是利用了二極管的單向導電性,即當二極管負極電壓大于正極時,二極管截止,而當正極電壓大于負極并且導通之后,二極管兩端電壓被限制在它的管壓降上,硅管約為0.7V,這就說二極管兩端電壓被鉗位在0.7V上。如果二極管負極接5V,那么正極電壓就是5V+0.7V。如果二極管正極接5V,那么負極電壓就是0.7V。

上圖是一個簡單的鉗位電路,圖左邊為輸入波形Vi,中間為鉗位電路,右邊為輸出波形Vo。其工作過程如下:當輸入信號在正半周時,二極管導通,電容很快被充電至和輸入電壓一致,電壓極性為左正右負,因二極管鉗位,使輸出無電壓,這是理想狀態下,實際中輸出會有一個二極管的管壓降0.7V。而當負半周到來后,負半周信號極性為上負下正,電容上的電壓極性為左正右負,所以電容電壓會和輸入疊加加到二極管的負極,就像兩節電池串聯一樣,此時二極管截止,電容上的電壓會通過電阻R來放電,一般R取值較大,電容電壓下降緩慢,所以輸出電壓會等于輸入電壓的負半周加上電容上的電壓,最后輸出的波形就如圖右所示。上面只是理想狀態下,實際輸出的波形不會這么平滑,而且需要整體上移0.7V。

上圖中的兩個二極管也是起鉗位作用,當輸入信號大于5V時,二極管D2導通,將輸入電壓鉗位在5V+0.7V上。而當輸入信號小于-5V時,二極管D1導通,將輸入電壓鉗位在-5V-0.7V上,也就是-5.7V。這樣將輸入信號鉗制在一定范圍,達到保護電路的目的。

另外還有一個我們熟悉的瞬態抑制二極管(TVS),就是一種雙向鉗位二極管,當有一個較大浪涌電壓加在兩端時,TVS會迅速導通,將電壓強行鉗位在一定值上,從而保護后級電路的安全。

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