單個二極管限幅電路的分析

譚漢洪，趙 響

TAN Han-hong1, ZHAO Xiang2

（1.廣東科技學院，東莞 523083；2.桂林電子科技大學 信息與通信學院，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行處理。它用來讓信號在預置的電平范圍內(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，當輸入信號電壓低于某一事先設計好的上限電壓時，輸出電壓將隨輸入電壓而增減；但當輸入電壓達到或超過上限電壓時，輸出電壓將保持為一個固定值，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產(chǎn)生限幅作用。

本文對比分析了單個二極管組成的四種限幅電路，理論分析了當輸入正弦波電壓時，上述四種電路的輸出電壓，并給出實驗實測輸入電壓、輸出電壓波形。實驗結果驗證了理論分析。

1 單個二極管限幅電路的實驗研究

單個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。實驗過程中假設輸入電壓頻率f=1000Hz，由信號發(fā)生器產(chǎn)生。

圖1 實驗電路一

理論分析：圖1中V D 1的導通條件：VA＞5.7V。所以，ui＞5.7V時，VD1導通，uo=5.7V；ui＜5.7V時，VD1截止，uo=ui。

實驗結果：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原點，5V/格，輸入信號ui＞5.7V時，輸出信號uo約為5.7V；輸入信號 ui＜5.7V時，輸出信號uo跟隨輸入信號ui的變化。實驗結果與理論分析相一致。

圖2 實驗電路一的實測波形

理論分析：圖3中V D 1的導通條件：VA＜4.3V。所以，ui＜4.3V時，VD1導通，uo=4.3V；ui＞4.3V時，VD1截止，uo=ui。

圖3 實驗電路二

實驗結果：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原點，5V/格，輸入信號ui＜4.3V時，輸出信號uo約為4.3V；輸入信號 ui＞4.3V時，輸出信號uo跟隨輸入信號ui的變化。實驗結果與理論分析相一致。

圖4 實驗電路二的實測波形

圖5 實驗電路三

理論分析：圖5中V D 1的導通條件：VA＞5.7V。所以，ui＞5.7V時，VD1導通，uo=ui；ui＜5.7V時，VD1截止， uo=5V。

實驗結果：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原點，5V/格，輸入信號ui＞5.7V時，輸出信號uo跟隨輸入信號ui的變化；輸入信號ui＜5.7V時，輸出信號uo約為5.7V。實驗結果與理論分析相一致。

圖6 實驗電路三的實測波形

圖7 實驗電路四

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

實驗結果：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原點，5V/格，輸入信號ui＜4.3V時，輸出信號uo跟隨輸入信號ui的變化；輸入信號ui＞4.3V時，輸出信號uo約為4.3V。實驗結果與理論分析相一致。

圖8 實驗電路四的實測波形

2 結束語

由實驗結果可知，當輸入正弦波電壓時，單個二極管組成的四種限幅電路實現(xiàn)了單向限幅的作用。本文的分析和研究對學生學好模擬電子技術課程有很好的輔助作用，可作為模擬電子技術課程的實驗，利于學生深入學習二極管及其組成的限幅電路。

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