单个二极管限幅电路的分析

谭汉洪，赵 响

TAN Han-hong1, ZHAO Xiang2

（1.广东科技学院，东莞 523083；2.桂林电子科技大学 信息与通信学院，桂林 541004）

0 引言

在电子电路中，常用二极管限幅电路对各种信号进行处理。它用来让信号在预置的电平范围内有选择地传输一部分信号。限幅电路按功能分为上限限幅电路、下限限幅电路和双向限幅电路三种。在上限限幅电路中，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。同样，下限限幅电路在输入电压低于某一下限电平时产生限幅作用。

本文对比分析了单个二极管组成的四种限幅电路，理论分析了当输入正弦波电压时，上述四种电路的输出电压，并给出实验实测输入电压、输出电压波形。实验结果验证了理论分析。

1 单个二极管限幅电路的实验研究

单个二极管组成的四种限幅电路如图1、图3、图5和图7所示。VD1为硅二极管。当输入电压ui=（10sinwt）V，理论分析并用示波器观看输出电压uo的波形。实验过程中假设输入电压频率f=1000Hz，由信号发生器产生。

图1 实验电路一

理论分析：图1中V D 1的导通条件：VA＞5.7V。所以，ui＞5.7V时，VD1导通，uo=5.7V；ui＜5.7V时，VD1截止，uo=ui。

实验结果：用示波器观看uo波形，如图2（a）所示，ui与uo波形比较如图2（b）所示。图中虚线十字交叉处为坐标原点，5V/格，输入信号ui＞5.7V时，输出信号uo约为5.7V；输入信号 ui＜5.7V时，输出信号uo跟随输入信号ui的变化。实验结果与理论分析相一致。

图2 实验电路一的实测波形

理论分析：图3中V D 1的导通条件：VA＜4.3V。所以，ui＜4.3V时，VD1导通，uo=4.3V；ui＞4.3V时，VD1截止，uo=ui。

图3 实验电路二

实验结果：用示波器观看uo波形，如图4（a）所示，ui与uo波形比较如图4（b）所示。图中虚线十字交叉处为坐标原点，5V/格，输入信号ui＜4.3V时，输出信号uo约为4.3V；输入信号 ui＞4.3V时，输出信号uo跟随输入信号ui的变化。实验结果与理论分析相一致。

图4 实验电路二的实测波形

图5 实验电路三

理论分析：图5中V D 1的导通条件：VA＞5.7V。所以，ui＞5.7V时，VD1导通，uo=ui；ui＜5.7V时，VD1截止， uo=5V。

实验结果：用示波器观看uo波形，如图6（a）所示，ui与uo波形比较如图6（b）所示。图中虚线十字交叉处为坐标原点，5V/格，输入信号ui＞5.7V时，输出信号uo跟随输入信号ui的变化；输入信号ui＜5.7V时，输出信号uo约为5.7V。实验结果与理论分析相一致。

图6 实验电路三的实测波形

图7 实验电路四

理论分析：图7中V D 1的导通条件：VA＜4.3V。所以，ui＜4.3V时，VD1导通，uo=ui；ui＞4.3V时，VD1截止，uo=5V。

实验结果：用示波器观看uo波形，如图8（a）所示，ui与uo波形比较如图8（b）所示。图中虚线十字交叉处为坐标原点，5V/格，输入信号ui＜4.3V时，输出信号uo跟随输入信号ui的变化；输入信号ui＞4.3V时，输出信号uo约为4.3V。实验结果与理论分析相一致。

图8 实验电路四的实测波形

2 结束语

由实验结果可知，当输入正弦波电压时，单个二极管组成的四种限幅电路实现了单向限幅的作用。本文的分析和研究对学生学好模拟电子技术课程有很好的辅助作用，可作为模拟电子技术课程的实验，利于学生深入学习二极管及其组成的限幅电路。

[1]冯玉良.代湘君.二极管限幅电路的限幅规律[J].鞍山师范学院学报.2003,5(2):28-30.

[2]王波.大功率PIN二极管限幅器对电磁脉冲后沿响应的分析[J].强激光与粒子束.2008,20(7).

[3]王士杰.积分反馈型限幅电路及其在系统抗积分饱和中的作用[J].化工自动化及仪表.1986,03:15.

[4]康华光.电子技术基础[M].高等教育出版社.2006.

[5]韩春光.模拟电子技术与实践[M].电子工业出版社.2009.

[6]华成英,童诗白.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2006.