二极管
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威廉希尔官方网站 。
所谓限幅威廉希尔官方网站 ,就是指限制威廉希尔官方网站 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,限幅威廉希尔官方网站 不工作。
限幅威廉希尔官方网站 按功能分为上限幅威廉希尔官方网站 、下限幅威廉希尔官方网站 和双向限幅威廉希尔官方网站 三种。上限幅威廉希尔官方网站 在输入电压高于某一上限电平时产生限幅作用;下限幅威廉希尔官方网站 在输入电压低于某一下限电平时产生限幅作用;双向限幅威廉希尔官方网站 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、二极管下限幅威廉希尔官方网站
在下图所示的限幅威廉希尔官方网站 中,因二极管是串在输入、输出之间,故称它为串联限幅威廉希尔官方网站 。图中,若二极管具有理想的开关特性,那么,当iu低于E时,D不导通,ou=E;当ui高于E以后,D导通,ou=iu。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,该威廉希尔官方网站 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、二极管上限幅威廉希尔官方网站
在下图所示二极管上限限幅威廉希尔官方网站 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。
3、二极管双向限幅威廉希尔官方网站
将上、下限幅器组合在一起,就组成了如图所示的双向限幅威廉希尔官方网站 。
图5-40所示是二极管限幅威廉希尔官方网站 。在威廉希尔官方网站 中,Al是集成威廉希尔官方网站 (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、威廉希尔官方网站 分析思路
对威廉希尔官方网站 中VD1和VD2作用分析的思路,主要说明下列几点。
(1)从威廉希尔官方网站 中可以看出,VD1、VD2、VD3和VD4、VD5、VD6两组二极管的威廉希尔官方网站 结构一样,这两组二极管在这一威廉希尔官方网站 中所起的作用是相同的,所以只要分析其中一组二极管的威廉希尔官方网站 工作原理即可。
(2)集成威廉希尔官方网站 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(由于在集成威廉希尔官方网站 Al的①脚与三极管VT1基极之间没有隔直电容)。根据这一威廉希尔官方网站 结构可以判断:集成威廉希尔官方网站 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。确定集成威廉希尔官方网站 Al的①脚是信号输出引脚的目的,是为了判断二极管VD1在威廉希尔官方网站 中的具体作用。
(3)集成威廉希尔官方网站 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:如果集成威廉希尔官方网站 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,这样会将集成威廉希尔官方网站 Al的①脚输出的交流信号分流到地,对信号造成衰减,显然这一威廉希尔官方网站 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:集成威廉希尔官方网站 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)从集成威廉希尔官方网站 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。VT1是NPN型三极管,如果加到VT1基极的正半周交流信号幅度出现很大的现象,就会使VT1的基极电压很大而有烧坏VT1的危险。加到VT1基极的交流信号负半周信号幅度很大时,对VT1没有烧坏的影响,因为VT1基极上的负极性信号使VT1基极电流减小。
(5)通过上述威廉希尔官方网站 分析思路可以初步判断,威廉希尔官方网站 中的VD1、VD2、VD3是限幅保护二极管威廉希尔官方网站 ,用于防止集成威廉希尔官方网站 Al的①脚输出的交流信号正半周幅度太大而烧坏VT1。
从上述思路出发对VD1、VD2、VD3二极管威廉希尔官方网站 进一步分析,分析如果符合逻辑,则可以说明上述威廉希尔官方网站 分析思路是正确的。
2、二极管限幅威廉希尔官方网站
用画出信号波形的方法分析威廉希尔官方网站 工作原理有时相当管用,用于分析限幅威廉希尔官方网站 尤其有效,图5-41所示是威廉希尔官方网站 中集成威廉希尔官方网站 Al①脚上的信号波形示意图。
图中,Ul是集成威廉希尔官方网站 Al的①脚输出信号中的直流电压,①脚输出信号中的交流电压是“骑”在这一直流电压上的。U2是限幅电压值。
结合上述信号波形来分析这个二极管限幅威廉希尔官方网站 ,当集成威廉希尔官方网站 Al的①脚输出信号中的交流电压比较小时,交流信号的正半周加上直流输出电压奶也没有达到使VD1、VD2和VD3导通的程度,所以各二极管全部截止,对①脚输出的交流信号没有影响,交流信号通过Rl加到VT1中。
假设集成威廉希尔官方网站 Al的①脚输出的交流信号其正半周幅度在某期间很大,见图中的信号波形,由于此时交流信号的正半周幅度加上直流电压已超过二极管VD1、VD2和VD3正向导通的电压值,如果每只二极管的导通电压是0.7V,那么三只二极管的导通电压是2.1V。由于三只二极管导通后的管压降基本不变,即集成威廉希尔官方网站 Al的①脚最大为2.1V,因此交流信号正半周超出部分被去掉(限制),其超出部分信号其实降在了集成威廉希尔官方网站 Al的①脚内威廉希尔官方网站 中的电阻上(图中未画出)。
当集成威廉希尔官方网站 Al的①脚直流和交流输出信号的幅度小于2.1V时,这一电压又不能使三只二极管导通,这样三只二极管再度从导通转入截止状态,对信号没有限幅作用。
3、威廉希尔官方网站 分析细节
对于这一威廉希尔官方网站 的具体分析细节,有如下几点说明。
(1)集成威廉希尔官方网站 Al的④脚输出的负半周大幅度信号不会造成VT1过电流,因为负半周信号只会使NPN型三极管的基极电压下降,基极电流减小,所以无须加入对于负半周的限幅威廉希尔官方网站 。
(2)上面介绍的是单向限幅威廉希尔官方网站 ,这种限幅威廉希尔官方网站 只能对信号的正半周或负半周大信号部分进行限幅,对另一半周信号不限幅。另一种是双向限幅威廉希尔官方网站 ,它能同时对正、负半周信号进行限幅。
(3)引起信号幅度异常增大的原因是多种多样的,例如偶然的因素(如电源电压的波动)导致信号幅度在某瞬间增大许多,外界的大幅度干扰脉冲窜入威廉希尔官方网站 也是引起信号某瞬间异常增大的常见原因。
(4)三只二极管VD1、VD2和VD3导通之后,集成威廉希尔官方网站 Al的①脚上的直流和交流电压之和是2.1V,这一电压通过电阻Rl加到VT1基极,这也是VT1最高的基极电压,这时的基极电流也是VT1最大的基极电流。
(5)由于集成威廉希尔官方网站 Al的①脚和②脚外威廉希尔官方网站 一样,因此其外威廉希尔官方网站 中的限幅保护威廉希尔官方网站 工作原理一样,分析威廉希尔官方网站 时只要分析一个威廉希尔官方网站 即可。
(6)根据串联威廉希尔官方网站 特性可知,串联威廉希尔官方网站 中的电流处处相等,由此可以知道VD1、VD2和VD3三只串联二极管导通时同时导通,否则同时截止,绝不会出现串联威廉希尔官方网站 中的某只二极管导通而某几只二极管截止的现象。
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