并联限幅电路

限幅器原理

理想限幅器是一个无记忆的非线性电路。理想限幅器应具有放大和限幅的双重功能，且要求其放大量为无穷大、限幅是瞬时的。通常限幅器是由非线性限幅器件和一个带通滤波器组成，调频波通过它时，首先由非线性器件将其超过限幅电平E的那部分幅度切去，然后经带通滤波器滤出其基波分量，以使输出电压的频率仍和输入的频率一致。实际设计中，我们采用在一个近似中频带宽的限幅器中加入适量的正反馈，就能够明显地改善它的削弱比，起到几级无正反馈但其它结构相同的限幅器的作用.

二极管限幅：

下图所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当ui低于E时，D不导通，uO＝E；当ui高于E以后，D导通，uO＝ui。该限幅器的限幅特性如图2所示，当输入振幅大于E的正弦波时，输出电压波形见图3。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。

如将二极管和负载并联，则组成并联限幅器，见图4。图中，当ui高于E时，D导通，uO ＝E；当ui低于E时，D截止，uO＝ui。它的限幅特性如图5所示。显然，这是一个上限幅器。

将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图6所示的双向限幅电路，它的限幅特性如图7所示。当输入一个振幅较大的正弦信号时，输出波形见图8。

限幅二极管：

用来做限幅用的二极管称为限幅二极管。所谓限幅，就是将信号的幅值限制在所需要的范围之内。由于通常所需要限幅的电路多为高频脉冲电路、高频载波电路、中高频信号放大电路、高频调制电路等，故要求限幅二极管具有较陡直的U-I特性，使之具有良好的开关性能。从这一点出发，限幅二极管一般均由结型开关二极管2CK*担当；在一些特殊要求的电路中，点接触的检波二极管2AG*或开关二极管2AK*也可以作为限幅二极管完成限幅任务；还有一些需要较大幅值限幅或既需要限幅又需要温度自动补偿的特定电路，稳压二极管作为限幅二极管将会成为唯一正确的选择。

+
R
+
uI
uI
VD
u RL
O
0
t
uo
(1).当uI≥0时，
二极管VD导通，uo=0.
0
t
(2).当uI<0时，
二极管VD截止，uo=uI.
2.下限幅电路
+
R
+
uI
uI
VD
u RL
O
0
t
(1). 当uI>0时，
uo
二极管VD截止，uo=uI.
0
t
(2). 当uI≤0时，
二极管VD导通，uo=0.
在某一电平上限幅
并联限幅电路
7.5.1 限幅电路
限幅电路：是一种波形整形电路，它可以削去部分输入波形，以限制输出电压幅度，因此限幅器也称做削波器。
2. 并联限幅电路
并联限幅器：输出电压取自二极管两端，负载与二极管并联连接的电路。
根据削去波形的位置分类：
1.上限幅电路 2.下限幅电路 3.双向限幅电路
1.上限幅电路
VD2截止，uo=E1.
(2).当uI≤E2时，
二极管VD1截止，
VD2导通，uo=E2.
(3).当E2<uI<E1时，
二极管VD1截止，
VD2截止，uo=uI.

限幅电路的工作原理

限幅电路(VoltageLimitingCircuit，简称VLC)是用来控制输出电压的一种特殊的电路，一般用于调节输出电压，使其保持在一个固定的最大和最小值之间。它可以有效限制电源拓扑中元件的工作电压，从而避免受到极端的正负电压环境的影响，并有效减少并防止元件受到损坏的风险。

限幅电路的基本原理是，在它的输入端输入一个恒定的电压，在它的输出端输出一个电压，这个电压不会超过它的最大限度电压，也不会低于它的最小限度电压，这样就能够有效的限定输出电压的幅度。

一般情况下，限幅电路主要由四个元件组成，分别是电源、比较器、对称器和正反变换器，每个元件都在限幅电路中扮演一定的角色。

首先，电源是电路的基础，它的作用是为整个电路提供电能，比如说，使用电池就可以向整个电路中提供电能。

其次，比较器的作用是检测输入电压的幅度，当输入电压达到最大的限定幅度时，比较器就会向对称器发出信号，从而调整输出电压的幅度，保证输出电压不会超出限定的最大最小幅度。

第三，对称器的作用是将输出电压限制在一定的范围之内，当比较器发出信号后，它就会把输出电压的最大值和最小值都进行调整，确保输出的电压都在此范围内。

最后，正反变换器的作用是把输入电压转换为输出电压，它根据最大最小限定幅度，把输入电压转换为输出电压，确保输出电压不会超过限定的最大最小值。

总之，限幅电路是一种比较常用的电路，它能够有效的控制电源拓扑中元件的工作电压，有效减少并防止元件受到损坏的风险，而且其工作和结构都很简单，是电路设计中的一种重要的基本电路。

限幅电路

th
可见，当ui＜时，uo =0，因此ui＜的区域称为限幅区；ui ＞时， uo随ui而变化，ui ＞区域称为传输区，传输系数为:
Auf
Rf R1
如果把电路中的二极管D的正负极性对调，参
考电压改为正电压+UR，则门限电压值为:
R1 R1 U U R (1 )U D R2 R2
-
∞ + u0
+ R’
Δ
单向限幅
R2 U th U R U D R1 R2
R1 R2 U th (U D U R ) R2
UO=？
+Uth 0 ui(mV)
所以：
{end}
th
从上式中可知，改变的数值和改变R1与R2的
比值，均可以改变门限电压。
串联限幅电路输入正弦波和三角波时的限幅情况如图5.3.2（a）和（b）所示，改变门限电
压，可以改变限幅情况。
（a）输入正弦波的限幅
（b）输入三角波的限幅图5.3.2 串联限幅电路输入和输出波形
5.3.2 稳压管双向限幅电路
的二极管VD1与运放U1输入端串联，参考电压
(-UR )作VD1的反偏电压，以控制限幅器的限幅门限电压Uth。
由电路可知，ui＜0或ui为数值较小的正电压时，VD截止，运放U1输出uo =0；仅当ui＞0且

限幅电路

你问的是这个问题吗？

下图：是二极管限幅电路，电路（a）是并联单向限同上电路，电路（b）是串联单向限幅电路；电路（C)是双向限幅电路，三种电路的工作原理相同，现以电路（C）说明：分析电路原理时认为二极管的正向电阻Rf为零反向电阻Rr为无限大，当Ui>E1时，D1导通，则Uo=E1；反之，当Ui

按式R=来选限流电阻。例如设二极管D的Rf=200欧及Rr=500千欧，可算得R≈10千欧，E1、E2可按要求限幅电平来选取，但要考虑二极管的正向压降（硅管约为0.6伏，锗管约为-0.3伏）的影响。

关键字：限幅电路

限幅电路的作用是把输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平（称作限幅电平），且再不随输入电压变化。

1．二极管限幅器

图Z1606所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当uｉ低于E时，D不导通，u O＝E；当uｉ高于E以后，D导通，u O＝uｉ。该限幅器的限幅特性如图Z1607所示，当输入振幅大于E 的正弦波时，输出电压波形见图Z1608。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。

如将二极管和负载并联，则组成并联限幅器，见图Z1609。图中，当uｉ高于E时，D

导通，u O s＝E；当uｉ低于E时，D截止，u O＝uｉ。它的限幅特性如图Z1610所示。显然，这是一个上限幅器。

9-1数字电路的特点及分析方法9-2晶体管的开关特性

题

新课

端，VD导通，它呈现的正向压降很小，相当于开关的接通状态。

端，VD截止，它呈现的反向电阻很大，相当于开关的断开状态。当二极管的正向电阻和反相电阻有很大差别时，二极管即可作为开关使用。

二极管开关的应用

限幅电路又称削波电路。削波就是指将输入波形中不需要的部分去掉。

）串联型上限幅电路

电路及限幅波形如图所示。

② 工作过程

1v ≥G V →VD 截止→I O v v = 1v < G V →VD 导通→G O V v =

它是限幅电平为G V 的下限幅度电路，又因二极管与负载电阻并联，所以电路全称为“限幅电平为G V 的并联型下限幅电路”。

（3）结论

串联型限幅电路是利用二极管截止起限幅作用；而并联限幅电路是利用二极管导通起限幅作用。

2．钳位电路（1）电路组成

把输入信号的底部或顶部钳制在规定电平上的电路称为钳位电路。顶部电位在零电平的钳位电路如图所示。

（1）三极管的饱和条件

条件：基极电流足够大，即BS B I I >>。 BS I 为临界饱和基极电流。也可表示为：

B I ≥c

CC

BS R V I β=

（2）特点

三极管处于饱和导通状态相当于开关的接通状态。 2．截止条件及其特点（1）三极管的截止条件为

输入为低电位时，即V 0I =v 时，三极管V 截止，输出为高电位，

输入为高电位时，即V 3I =v 时，三极管V 饱和导通，输出为低电位，

1R 的两端并联一个适量的电容器S C ，就可达到提高开关速度的

V

新课当决定一件事情的几个条件完全具备之后，这件事情才能发生，否则不发生。能实现与逻辑功能的电路称为与门电路。两输入端均为高电平时，二极管1VD 、2VD 导通，两输入端均为低电平，或有一个输入端为低电平时，与低电平相连接的二0 V ）。

限幅电路原理

限幅电路是一种电子电路，主要功能是将输入信号限制在一个特定的范围内。原理上，限幅电路通过使用二极管、晶体管或运算放大器等元件来实现。

一种常见的限幅电路是使用二极管的整流器电路。在这个电路中，输入信号首先被半波整流，然后通过一个滤波电容器进行滤波。在正半周期，二极管正向导通，信号通过；在负半周期，二极管反向截止，信号被阻断。

另一种常见的限幅电路是使用晶体管作为放大器的电路。在这个电路中，输入信号被放大器放大，然后通过一个反向偏置电路限制输出信号在特定的范围内。晶体管的工作点通过电阻和电压源确定，以确保输出信号的幅度不超过设定的限制。

运算放大器也可用于实现限幅电路。在这种电路中，运算放大器被配置为一个比较器，通过调整输入信号和参考电压，可以限制输出信号的幅度在一个特定的范围内。运算放大器的非反相输入和参考电压比较，当输入信号超出限制范围时，输出信号将改变。

总之，限幅电路通过使用特定的电子元件和电路配置，可以将输入信号限制在一个特定的范围内。这种电路在电子设备中广泛应用，可以保护设备不受过大的输入信号影响，提高系统的可靠性和稳定性。

限幅电路

关于限幅电路1

限幅二极管简介

用来做限幅用的二极管称为限幅二极管。所谓限幅，就是将信号的幅值限制在所需要的范围之内。由于通常所需要限幅的电路多为高频脉冲电路、高频载波电路、中高频信号放大电路、高频调制电路等，故要求限幅二极管具有较陡直的U-I特性，使之具有良好的开关性能。从这一点出发，限幅二极管一般均由结型开关二极管2CK*担当；在一些特殊要求的电路中，点接触的检波二极管2AG*或开关二极管2AK*也可以作为限幅二极管完成限幅任务；还有一些需要较大幅值限幅或既需要限幅又需要温度自动补偿的特定电路，稳压二极管作为限幅二极管将会成为唯一正确的选择。

限幅二极管的特点

1、多用于中、高频与音频电路；

2、导通速度快，恢复时间短；

3、正偏置下二极管压降稳定；

4、可串、并联实现各向、各值限幅；

5、可在限幅的同时实现温度补偿。

大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用，通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售：依据限制电压需要，把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

限幅电路的作用是把输出信号幅度限定在一定的范围内，亦即当输入电压超过或低于某一参考值后，输出电压将被限制在某一电平（称作限幅电平），且再不随输入电压变化。

二极管限幅器

图1所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当uｉ低于E时，D不导通，uO＝E；当uｉ高于E以后，D导通，uO＝uｉ。该限幅器的限幅特性如图2所示，当输入振幅大于E的正弦波时，输出电压波形见图3。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。

限幅器原理

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限幅器原理

理想限幅器是一个无记忆的非线性电路。理想限幅器应具有放大和限幅的双重功能，且要求其放大量为无穷大、限幅是瞬时的。通常限幅器是由非线性限幅器件和一个带通滤波器组成，调频波通过它时，首先由非线性器件将其超过限幅电平E的那部分幅度切去，然后经带通滤波器滤出其基波分量，以使输出电压的频率仍和输入的频率一致。实际设计中，我们采用在一个近似中频带宽的限幅器中加入适量的正反馈，就能够明显地改善它的削弱比，起到几级无正反馈但其它结构相同的限幅器的作用 .

二极管限幅：

下图所示的中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当ui低于E时，D不导通，uO＝E；当ui高于E以后，D导通，uO ＝ui。该限幅器的限幅特性如图2所示，当输入振幅大于E的正弦波时，输出电压波形见图3。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。

如将二极管和负载并联，则组成并联限幅器，见图4。图中，当ui高于E时，D导通，uO ＝E；当ui低于E时，D截止，uO＝ui。它的限幅特性如图5所示。显然，这是一个上限幅器。

将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图6所示的双向，它的限幅特性如图7所示。当输入一个振幅较大的时，输出波形见图8。

二极管的限幅电路和稳压电路

二极管是电子电路中常用的元件，其独特的性质使得它在各种应用中都发挥了重要的作用。限幅电路和稳压电路是二极管在电子工程中的两种常见应用。

限幅电路主要利用二极管的非线性特性。当输入信号的幅度超过一定值时，二极管会进入饱和或截止状态，导致输出信号的幅度被限制在一定范围内。这种特性可以防止电路中的元件由于过大的信号幅度而损坏。例如，如果一个电路的输入信号是一个振幅变化的信号，我们可以在电路中加入一个限幅二极管，使输出信号的幅度被限制在一个安全的范围内。

稳压电路则是利用二极管的电压稳定特性。在稳压电路中，二极管与一个或多个电阻器一起使用，以提供一个稳定的电压输出。这种电路通常被用于电源系统中，为电子设备提供稳定的电压。例如，一个简单的稳压电路可以由一个电源、一个可变电阻器、一个二极管和负载组成。通过调整可变电阻器的阻值，可以改变流过二极管的电流，从而改变二极管两端的电压，以达到稳定输出电压的目的。

二极管的限幅和稳压应用在很多领域都有广泛的应用。例如，在通信系统中，由于信号传输过程中可能会受到噪声干扰，导致信号的幅度发生变化，这时就可以通过使用限幅二极管来保护后续电路不被过大的信号幅度所损坏。而在各

种电子设备中，为了保证设备的稳定运行，通常需要使用稳压电路来提供稳定的电压。

总的来说，二极管的限幅和稳压应用在电子工程中具有非常重要的作用。通过巧妙地利用二极管的非线性特性和电压稳定特性，我们可以设计出各种高效、稳定的电子电路，为现代社会的科技发展做出了重要贡献。

四个二极管的电路

四个二极管的电路是指由四个二极管组成的电路，它们可以用于不同的应用和功能。在本文中，我将介绍四个常见的二极管电路，并解释它们的工作原理和用途。

第一个电路是整流电路。整流电路利用二极管的单向导电特性，将交流电信号转换为直流电信号。它通常由两个二极管组成，一个用于正半周的导通，另一个用于负半周的导通。这样就可以将交流信号的负半周部分去除，使输出信号为纯直流信号。整流电路常用于电源和电子设备中，如手机充电器和电视机的电源。

第二个电路是限幅电路。限幅电路利用二极管的导通电压和截止电压，将输入信号限制在一定的范围内。它通常由两个二极管和一个电阻组成。当输入信号超过二极管的导通电压时，二极管开始导通，将多余的信号绕过输出。当输入信号低于二极管的截止电压时，二极管处于截止状态，不影响输出信号。限幅电路常用于音频信号处理和通信系统中，可以避免信号过载和失真。

第三个电路是反向保护电路。反向保护电路利用二极管的单向导电特性，防止电路中的元件受到反向电压的损坏。它通常由一个二极管和一个电阻组成。当电路中出现反向电压时，二极管处于截止状态，起到保护作用，避免反向电压对元件造成损坏。反向保护电路常用于电子设备和电路板设计中，可以有效保护元件和电路的稳定

性。

第四个电路是信号检测电路。信号检测电路利用二极管的导通电压和截止电压，对输入信号进行检测和判断。它通常由一个二极管和一个电容组成。当输入信号超过二极管的导通电压时，二极管导通，电容开始充电。当输入信号低于二极管的截止电压时，二极管截止，电容开始放电。通过测量电容的充放电时间，可以判断输入信号的频率和幅度。信号检测电路常用于无线通信和音频处理中，可以实现信号的解调和检测。

二极管基本电路及其分析方法

习题：P97页 3.4.5 电路如图，求VAO。
P DN A
+
3k
6V
VAO
12V
–
O
解：取 O 点作参考点 VP =－6 V VN =－12 V VAO =－ 6V
VP>VN 二极管导通
解：取O点作参考点
P1 D1 N1
VP1 = 0 V， VP2 =－15 V， VN1 = VN2= －12 V VD1 = 12V，VD2 = －3V
过Q点的切线可以等效成
一个微变电阻
即
rd

vD iD
根据 iD IS (evD /VT 1)
得Q点处的微变电导
（a）V-I特性（b）电路模型
gd

diD dvD
Q
IS VT
evD /VT
Q
iD VT
Q
ID VT
常温下（T=300K）
rd
VT ID

26(mV ) ID (mA)
例3.4.1 电路如图所示，已知二极管的V-I特性曲线、电源VDD和电阻R，求二极管两端电压vD和流过二极管的电流iD 。
解：即由i电D 路的R1KVvLD方程R1 V，D可D 是得一i条D 斜V率DD为R -v1D/R的直线，称为负载线 Q的坐标值（VD，ID）即为所求。Q点称为电路的工作点

数字电子技术基础与技能教案

新课

课题 9.1 数字电路的特点及分析方法

9.2 二极管的开关特性

课型

新课

节数第1、2节

授课时数 2

教学目标 1．了解数字电路的基本概念。 2．掌握晶体管的开关特性。教学重点晶体二极管的开关特性。教学难点

晶体二极管的开关特性。

A ．引入

数字电路是近代电子技术的重要基础。数字技术在近十年来获得空前飞速的发展。随着数字集成工艺的完善，数字技术已渗透国民经济和人民生活的各个领域。 B ．新授课

9.1 数字电路的特点及分析方法

1．数字信号的特点

电路中的数字信号在数值上是不连续的，它不随时间连续变化，即为离散的电信号。

2．数字电路的特点

数字电路的基本工作信号是二进制的数字信号，即“0”和“1”，对应在电路上为

低电平和高电平。所以电路简单，易于集成化。

3．数字电路的分析方法

数字电路主要是研究逻辑关系。通常，数字电路用逻辑代数、真值表、逻辑图等方

法进行分析。

9.2 晶体管的开关特性

9.2.1 二极管的开关特性

（1）实验电路

① 开关S 置A 端，VD 导通，它呈现的正向压降很小，相当于开关的接通状态。 ② 开关S 置B 端，VD 截止，它呈现的反向电阻很大，相当于开关的断开状态。（2）结论：当二极管的正向电阻和反相电阻有很大差别时，二极管即可作为开关使用。

（介绍）

（分析工作原理）

9.2.2二极管开关的应用

1．限幅电路

限幅电路又称削波电路。削波就是指将输入波形中不需要的部分去掉。

（1）串联型上限幅电路

①电路

电路及限幅波形如图所示。

R：泄放电阻，为电路中可能接入的电容提供放电回路。

②工作过程

简述限幅电路的工作原理

限幅电路是一种电路设计，用于限制输入信号的幅度，使其永远保持在一个特定的范围内。

限幅电路主要由一个比较器和反馈电路组成。输入信号经过比较器进行比较，如果信号超过了设定的阈值，比较器的输出信号就会改变。反馈电路将比较器的输出信号返回输入信号，对超过阈值的信号进行削弱，从而限制输入信号的幅度。

简单来说，限幅电路的工作原理是将输入信号与设定的阈值进行比较，并根据比较结果对信号进行反馈调节。当输入信号幅度超过阈值时，限幅电路会对信号进行削弱，使其保持在设定的范围内。

限幅电路常用于音频信号处理、通信系统和测量仪器等领域。它可以有效地防止输入信号过大，避免对后续电路或设备造成损坏。同时，限幅电路还可以对输入信号进行幅度调节，使其适应特定的系统需求。

限幅电路及其分析方法

u2 ?
u1
R1
R2
E
E1
I
u2 E2
可见：此例解答的关键在于利用“电源的独立作用原理”求 I
解：
R R1 6
E供电
R2 3
E
u1
R1 E1
R2
i1 u 2 E
2
i1=1/3
E
u1
R1 E1
R2
E2
u2
E1供电
E
u1
R1 E1
R2 E i2 2
u2
i2=1/6
I=1A
E 4V
U m E1
U m E1
U m E2
U m E2
限幅——用直流电源的电动势限制交变电源的幅值
2、限幅电路分析方法
2 u1 U m sin t T
U m 2E
E1 E2 E
u1
E1 E2
u2
R 0
D1 和 D2 均为理想二极管
R
正半周期 +
u1 E1
a b
D2 断
E2 u2
+
u1
-
-
E1
E2
u2
u1 E
+
u1
+
u1
D1断
E1 E2 u2
+

限幅电路

2.3 二极管限幅电路

所谓限幅电路是限制信号输出幅度的电路，它能按限定的范围削平信号电压的波形幅度，是用来限制信号电压范围的电路，又称限幅器、削波器等。限幅电路应用非常广泛，常用于整形、波形变换、过压保护等电路。

限幅电路按功能分为上限幅电路、下限幅电路和双向限幅电路三种。上限幅电路在输入电压高于某一上限电平时产生限幅作用；下限幅电路在输入电压低于某一下限电平时产生限幅作用；双向限幅电路则在输入电压过高或过低的两个方向上均产生限幅作用。

1、二极管下限幅电路

在下图所示的限幅电路中，因二极管是串在输入、输出之间，故称它为串联限幅电路。图中，若二极管具有理想的开关特性，那么，当i u 低于E 时，D 不导通，o u ＝E ；当u ｉ高于E 以后，D 导通，o u ＝i u 。该限幅器的限幅特性如图所示，当输入振幅大于E 的正弦波时，输出电压波形见。可见，该电路将输出信号的下限电平限定在某一固定值E 上，所以称这种限幅器为下限幅器。如将图中二极管极性对调，则得到将输出信号上限电平限定在某一数值上的上限幅器。

D

u u

i

u O

幅限特性

2、二极管上限幅电路

在下图所示二极管上限限幅电路中，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。

u u

3、二极管双向限幅电路

将上、下限幅器组合在一起，就组成了如图所示的双向限幅电路。

u u E

2.4 稳压二极管电路

1、稳压二极管的基本特性