二極管限位與鉗位電路
發布時間:2011/12/13 13:45:49 訪問次數:14943
有一種二極管電路,稱為限位器(limiter或clipper),S5H1410X01-Q0可將信號的電壓在某個固定值以上,或以下的部分截掉。另一種二極管電路,稱為鉗位器,可將直流電壓疊加到信號上,或者恢復信號的原有直流幅值。這一節我們將介紹限位器和鉗位器的二極管電路。
在學習完本節的內容后,你應該能夠:說明并且分析二極管限位和鉗位電路的工作原理;說明二極管限位器的工作原理;計算出加上偏壓后的限位器輸出電壓;使用分壓器的偏壓方式,設定限位器的幅值;說明二極管鉗位器的工作原理。
1.二極管限位器
圖2. 34(a)顯示的二極管限位器(limiter或者clipper),會限制或者截掉輸入電壓的正半周部分。當輸入電壓進入正半周期,二極管處于正向偏壓狀態。因為二極管的陰極是接地電位(OV),于是陽極的電位就不能超過0.7V(假設此二極管是硅質)。于是輸入電壓超過這個數值時,A點的電位就被限制在10. 7V。當輸入電壓降回到0. 7V以下時,二極管就變成反向偏壓,而變成開路的狀態。輸出電壓的波形看起來與輸入電壓的負半周相似,但是波幅則是由R1和R2所組成的分壓器決定,計算式如下:
Vout(RL/+R1+RL)×Vin
如果R1相較RL很小,于是Vout=Vin
如果將二極管反接,如圖2.34(b),則輸入電壓的負半周會被截掉。在輸入電壓的負半周期間,此二極管是處于正向偏壓,因為二極管電壓降的緣故,A點的電壓維持在-0.7V。當輸入電壓超過-0.7V,二極管就不再處于正向偏壓,于是RL上就出現與輸入電壓成比例的電壓。
(1)加上偏壓的限位器
可將偏壓y BIAS和二極管串聯,就可以調整交流電壓的值,如圖2.37所示。在A點的電壓必須等于+0.7V,此二極管才會成為正向偏壓而導通。一旦二極管導通后,在A點的電壓就會被限制在+0.7V,于是所有高于此幅值的輸入電壓均會被截掉。
要將輸出電壓限制在某個負電壓幅值,則二極管和偏壓必須如圖2.38一樣串聯起來。在這種情況之下,A點的電壓必須低于-VBrAS -0.7V,才能讓二極管處于正向偏壓狀態,因而產生如圖所示的限制幅值的效果。如果將二極管反接,就可將只有正半周期的輸入電壓才能輸出的限位器電路,修改成高于-0.7V的輸入電壓才能輸出,波形如圖2.39(a)所示。同樣地,可將只有負半周期的輸入電壓才能輸出的限位器電路,修改成低于-VBIAS+O.7V的輸入電壓才能輸出,波形如圖2.39(b)所示。
(2)分壓器偏壓
我們一直使用各種偏壓源來說明二極管限位器的基本工作原理,其實可以利用電阻分壓器,將直流電源的電壓轉換成所需要的偏壓,如圖2.42所示。偏壓值按照下述的分壓公式中的電阻值,計算出來: VBIAS=R3/R2+R3×VSUPPLY
正偏壓限位器顯示在圖2.42(a),而負偏壓限位器則顯示在圖2.42(b),可調式正偏壓限位器則顯示在圖2.42(c)。達些設定偏壓的電阻值,必須相對于RL很小,使流經二極管的正向電流不會影響到偏壓。
2.二極管鉗位器
鉗位器可以將直流電壓加到交流信號的電壓上。鉗位器有時又稱為直流重置器(DC restorer)。圖2.45顯示的二極管鉗位器,可將正直流值加入輸出的波形。此電路的運作是由輸入電壓的第一個負半周開始。當輸入電壓開始進入負半周期,二極管成為正向偏壓,使電容器充電到接近輸入電壓的峰值(-0.7 V),如圖2.45(a)所示。在剛越過負半周的峰值后,二極管就成為反向偏壓。這是因為電容器會將二極管的陰極維持在-0.7V的電壓。電容器只能通過高阻抗值的放電。因此,由前一個負半周峰值到下一個負半周峰值期間,電容器只會釋放很少的電量。釋放的電量當然是由RL的阻抗值決定。若要有良好的鉗位效果,RC的時間常數最少必須是輸入電壓周期的十倍。
鉗位器的作用,就是使電容器電壓維持在輸入電壓的峰值減去二極管電壓降。電容器屯壓基本上可視為與輸入電壓串聯的一個電池。RL電容器的電壓會與輸入電壓重疊相加,如圖2.45(b)所示。如果將二極管反接,就會有一個負直流電壓與輸入電壓相加,產生如圖2.46所示的輸出電壓波形。
鉗位器電路通常應用于電視機,作為直流電壓重置器。接收到的合成視頻信號,通常是通過電容器耦合到放大器,因此會將信號中的直流部分濾除掉,造成黑白參考幅值和遮沒幅值的喪失。在將信號送入影像管之前,必須恢復這些參考幅值。
VDC≈(1一1/2fRLC))×Vp(rect)
有一種二極管電路,稱為限位器(limiter或clipper),S5H1410X01-Q0可將信號的電壓在某個固定值以上,或以下的部分截掉。另一種二極管電路,稱為鉗位器,可將直流電壓疊加到信號上,或者恢復信號的原有直流幅值。這一節我們將介紹限位器和鉗位器的二極管電路。
在學習完本節的內容后,你應該能夠:說明并且分析二極管限位和鉗位電路的工作原理;說明二極管限位器的工作原理;計算出加上偏壓后的限位器輸出電壓;使用分壓器的偏壓方式,設定限位器的幅值;說明二極管鉗位器的工作原理。
1.二極管限位器
圖2. 34(a)顯示的二極管限位器(limiter或者clipper),會限制或者截掉輸入電壓的正半周部分。當輸入電壓進入正半周期,二極管處于正向偏壓狀態。因為二極管的陰極是接地電位(OV),于是陽極的電位就不能超過0.7V(假設此二極管是硅質)。于是輸入電壓超過這個數值時,A點的電位就被限制在10. 7V。當輸入電壓降回到0. 7V以下時,二極管就變成反向偏壓,而變成開路的狀態。輸出電壓的波形看起來與輸入電壓的負半周相似,但是波幅則是由R1和R2所組成的分壓器決定,計算式如下:
Vout(RL/+R1+RL)×Vin
如果R1相較RL很小,于是Vout=Vin
如果將二極管反接,如圖2.34(b),則輸入電壓的負半周會被截掉。在輸入電壓的負半周期間,此二極管是處于正向偏壓,因為二極管電壓降的緣故,A點的電壓維持在-0.7V。當輸入電壓超過-0.7V,二極管就不再處于正向偏壓,于是RL上就出現與輸入電壓成比例的電壓。
(1)加上偏壓的限位器
可將偏壓y BIAS和二極管串聯,就可以調整交流電壓的值,如圖2.37所示。在A點的電壓必須等于+0.7V,此二極管才會成為正向偏壓而導通。一旦二極管導通后,在A點的電壓就會被限制在+0.7V,于是所有高于此幅值的輸入電壓均會被截掉。
要將輸出電壓限制在某個負電壓幅值,則二極管和偏壓必須如圖2.38一樣串聯起來。在這種情況之下,A點的電壓必須低于-VBrAS -0.7V,才能讓二極管處于正向偏壓狀態,因而產生如圖所示的限制幅值的效果。如果將二極管反接,就可將只有正半周期的輸入電壓才能輸出的限位器電路,修改成高于-0.7V的輸入電壓才能輸出,波形如圖2.39(a)所示。同樣地,可將只有負半周期的輸入電壓才能輸出的限位器電路,修改成低于-VBIAS+O.7V的輸入電壓才能輸出,波形如圖2.39(b)所示。
(2)分壓器偏壓
我們一直使用各種偏壓源來說明二極管限位器的基本工作原理,其實可以利用電阻分壓器,將直流電源的電壓轉換成所需要的偏壓,如圖2.42所示。偏壓值按照下述的分壓公式中的電阻值,計算出來: VBIAS=R3/R2+R3×VSUPPLY
正偏壓限位器顯示在圖2.42(a),而負偏壓限位器則顯示在圖2.42(b),可調式正偏壓限位器則顯示在圖2.42(c)。達些設定偏壓的電阻值,必須相對于RL很小,使流經二極管的正向電流不會影響到偏壓。
2.二極管鉗位器
鉗位器可以將直流電壓加到交流信號的電壓上。鉗位器有時又稱為直流重置器(DC restorer)。圖2.45顯示的二極管鉗位器,可將正直流值加入輸出的波形。此電路的運作是由輸入電壓的第一個負半周開始。當輸入電壓開始進入負半周期,二極管成為正向偏壓,使電容器充電到接近輸入電壓的峰值(-0.7 V),如圖2.45(a)所示。在剛越過負半周的峰值后,二極管就成為反向偏壓。這是因為電容器會將二極管的陰極維持在-0.7V的電壓。電容器只能通過高阻抗值的放電。因此,由前一個負半周峰值到下一個負半周峰值期間,電容器只會釋放很少的電量。釋放的電量當然是由RL的阻抗值決定。若要有良好的鉗位效果,RC的時間常數最少必須是輸入電壓周期的十倍。
鉗位器的作用,就是使電容器電壓維持在輸入電壓的峰值減去二極管電壓降。電容器屯壓基本上可視為與輸入電壓串聯的一個電池。RL電容器的電壓會與輸入電壓重疊相加,如圖2.45(b)所示。如果將二極管反接,就會有一個負直流電壓與輸入電壓相加,產生如圖2.46所示的輸出電壓波形。
鉗位器電路通常應用于電視機,作為直流電壓重置器。接收到的合成視頻信號,通常是通過電容器耦合到放大器,因此會將信號中的直流部分濾除掉,造成黑白參考幅值和遮沒幅值的喪失。在將信號送入影像管之前,必須恢復這些參考幅值。
VDC≈(1一1/2fRLC))×Vp(rect)
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