限幅二極管基礎知識詳解

　　用來做限幅用的二極管稱為限幅二極管。幅二極管具有較陡直的U-I特性，具有良好的開關性能。

　　所謂限幅，就是將信號的幅值限制在所需要的范圍之內。由于通常所需要限幅的電路多為高頻脈沖電路、高頻載波電路、中高頻信號放大電路、高頻調制電路等，故要求限幅二極管具有較陡直的U-I特性，使之具有良好的開關性能。

　　從這一點出發，限幅二極管一般均由結型開關二極管2CK*擔當；在一些特殊要求的電路中，點接觸的檢波二極管2AG*或開關二極管2AK*也可以作為限幅二極管完成限幅任務；還有一些需要較大幅值限幅或既需要限幅又需要溫度自動補償的特定電路，穩壓二極管作為限幅二極管將會成為非常正確的選擇。

　　限幅二極管特點

　　1、多用于中、高頻與音頻電路；

　　2、導通速度快，恢復時間短；

　　3、正偏置下二極管壓降穩定；

　　4、可串、并聯實現各向、各值限幅；

　　5、可在限幅的同時實現溫度補償。

　　大多數二極管能作為限幅使用。也有象保護儀表用和高頻齊納管那樣的專用限幅二極管。為了使這些二極管具有特別強的限制尖銳振幅的作用，通常使用硅材料制造的二極管。也有這樣的組件出售：依據限制電壓需要，把若干個必要的整流二極管串聯起來形成一個整體。

　　限幅電路的作用是把輸出信號幅度限定在一定的范圍內，亦即當輸入電壓超過或低于某一參考值后，輸出電壓將被限制在某一電平（稱作限幅電平），且再不隨輸入電壓變化。

　　二極管限幅器

　　下圖中所示的限幅電路中，因二極管是串在輸入、輸出之間，故稱它為串聯限幅電路。圖中，若二極管具有理想的開關特性，那么，當ui低于E時，D不導通，uO=E；當ui高于E以后，D導通，uO=ui。該限幅器的限幅特性如圖2所示，當輸入振幅大于E的正弦波時，輸出電壓波形見圖3。可見，該電路將輸出信號的下限電平限定在某一固定值E上，所以稱這種限幅器為下限幅器。如將圖中二極管極性對調，則得到將輸出信號上限電平限定在某一數值上的上限幅器。

　　如將二極管和負載并聯，則組成并聯限幅器，見圖4。圖中，當ui高于E時，D導通，uOs=E；當ui低于E時，D截止，uO=ui。它的限幅特性如圖5所示。顯然，這是一個上限幅器。

　　將上、下限幅器組合在一起，就組成了如圖6所示的雙向限幅電路，它的限幅特性如圖7所示。當輸入一個振幅較大的正弦信號時，輸出波形見圖8。

　　二極管限幅電路

　　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生限幅作用。

　　二極管限幅電路的限幅規律探尋

　　通過串聯限幅電路和并聯限幅電路的分析，探尋出二極管限幅電路的限幅規律 ,即限幅的方向（正、負限幅或上、下限幅）、限幅的大小（從哪兒開限）、限幅的波形（好壞）均與哪些元件和因素有關。

　　串聯限幅電路

　　串聯限幅電路的限幅規律是 :（1）二極管正接時， 發生負限幅（又稱下限幅或反向限幅），二極管反接時發生正限幅（又稱上限幅或正向限幅），二極管接法決定限幅方向；（2）發生限幅的起點是直流限幅電平 E ,它決定限幅幅度的大小，可知直流電平是 +E 的，就從 +E 發生限幅， -E 的就從 -E 發生限幅，若直流電平為 0 的就從 0 發生限幅。

　　二極管并聯限幅電路

　　并聯限幅的規律是 :（1）二極管正接時 ,發生正向限幅（又稱上限幅）， 二極管反接時， 發生負向限幅（又稱下限幅）， 限幅的方向決定于二極管的接法；（2）發生限幅的起點是直流限幅電平 E , +E 從 +E 開限，–E 從–E 開限， 直流電平為 0的就從0 發生限幅 .限幅電平決定限幅幅度的大小。

　　總結

　　通過對串聯限幅和并聯限幅電路的工作原理的分析， 得到了限幅規律 ,但兩者均屬單方向限幅 ,即正限幅或負限幅 .如果要得到雙向限幅 ,顯然要使用兩個具有相反方向的單向限幅電路組合一起即可完成雙向限幅任務 .它們的工作原理和限幅規律完全是兩個單向限幅的組合和波形迭加。

　　簡言之 ,要得到干凈利落的限幅波形 , 首先要選用較理想的二極管 ,其正向電阻要小， 反向電阻要大，極間電容很小；其次要選用適當阻值的負載電阻和約幾十到幾百千歐的限流電阻， 電路的分布電容也要小；此外還要求輸入信號有足夠大的幅度 ,才能獲得滿意的輸出電壓波形。