一、定义:
钳位,就是将信号强行钳制到某一电位上,抬高或降低信号的基准电位,但不改变原信号的波形。
二、原理:
二极管钳位电路利用二极管的单向导通特性,即当二极管负极电压大于正极时,二极管截止;而当正极电压大于负极并且导通之后,二极管两端电压被钳位在它的管压降上
三、电路分析:
图左边为输入波形,中间为钳位电路,右边为输出波形Vo。
3.1:负向钳位电路
若二极管负极接地,为负向钳位电路:
当输入在正半周时(上正下负),二极管导通,电流如红色箭头所示,电容充电至+V(左正右负),即Vout=0V;
当输入在负半周时(上负下正),二极管截止,电流如蓝色箭头所示,Vout电压等于负的(电容电压+负半周电压),即Vout= -2V;
负向钳位电路工作过程如下:
当输入信号在正半周时,二极管导通,电容很快被充电至和输入电压一致,电压极性为左正右负,因二极管钳位(理想状态下输出电压为 0),但实际中输出会有一个约为0.7V的管压降;
当输入信号在负半周时,负半周信号极性为上负下正,电容的电压极性为左正右负,所以电容电压会和输入电压叠加后(类似电池串联),加到二极管的负极,此时二极管截止,所以输出电压会等于输入电压的负半周加上电容上的电压,最后输出的波形就如图右所示。
实际仿真电路如下所示:
3.2:正向钳位电路:
若二极管正极接地时,为正向钳位电路:
当输入在负半周时(上负下正),二极管导通,电流如红色箭头所示,电容充电至+V(左负右正),即Vout=0V;
当输入在正半周时(上正下负),二极管截止,电流如蓝色箭头所示,Vout电压等于电容电压加上正半周电压,即Vout=2V;
正向钳位电路工作过程如下:
当输入信号在负半周时,二极管导通,电容很快被充电至和输入电压一致,电压极性为左负右正,因二极管钳位(理想状态下输出电压为 0),但实际中输出会有一个约为0.7V的管压降;
当输入信号在正半周时,正半周信号极性为上正下负,电容的电压极性为左负右正,所以电容电压会和输入电压叠加后(类似电池串联),加到二极管的正极,此时二极管截止,所以输出电压会等于输入电压的负半周加上电容上的电压,最后输出的波形就如图右所示。
实际仿真电路如下所示: