二极管限幅 / 钳位
二极管限幅(削波)与钳位(直流恢复):并联/串联限幅带偏置电平、稳压管背靠背双向限幅、电容–二极管钳位,给出输出电平、二极管电流和正弦输入下的输出波形。
电路原理图
输入参数
计算结果
点按结果可复制数值;支持输入 4.7k、100n、2u2 等工程写法
计算公式
并联上限幅:VOUT = min(VIN·RL/(R1+RL), VB1 + VD)
并联下限幅:VOUT = max(…, VB2 − VD)
串联限幅:VOUT = max(VIN − VD, VB1)
稳压管背靠背:|VOUT| ≤ VZ + VD
负向钳位:VOUT = VIN − (VP − VB1 − VD);正向钳位:VOUT = VIN + (VP + VB1 − VD)
钳位条件:RL·C1 ≫ T(一般 ≥ 10T)
原理与说明
限幅器(削波器)把信号超过某一电平的部分“削掉”:并联限幅器中,二极管在信号超过 VB + VD 时导通,把输出钳在该电平,多余的电压降在串联电阻 R1 上;串联限幅器则让二极管只在正向偏置时把信号传到负载。
钳位器(直流恢复)不改变波形形状,只给信号加一个直流偏移:二极管在峰值附近给电容充电,使波形的顶部(或底部)对齐到 VB ± VD。视频信号的直流恢复、倍压电路的第一级(Villard)都是钳位器。
应用与要点
- 输入保护:ADC/运放输入前用 R + 两个二极管钳到电源轨,R 限制故障电流(一般 ≤ 1–10 mA)。
- 背靠背稳压管常用于对称限幅、过压保护;低电压限幅用 LED 或肖特基可得到不同的门限。
- 实际二极管导通是渐变的(指数特性),限幅拐角比理想折线更圆滑,电流越小拐点越“软”。
- 高频信号要考虑二极管结电容与反向恢复时间,选 1N4148、BAT54 等小信号快速管。