二极管7种应用电路详解之四

9.4.4 二极管限幅电路及故障处理

二极管最基本的工作状态是导通和截止两种，利用这一特性可以构成限幅电路。所谓限幅电路就是限制电路中某一点的信号幅度大小，让信号幅度大到一定程度时，不让信号的幅度再增大，当信号的幅度没有达到限制的幅度时，限幅电路不工作，具有这种功能的电路称为限幅电路，利用二极管来完成这一功能的电路称为二极管限幅电路。

如图9-44所示是二极管限幅电路。在电路中，A1是集成电路(一种常用元器件)，VT1和VT2是三极管(一种常用元器件)，R1和R2是电阻器，VD1～VD6是二极管。

图9-44 二极管限幅电路

1.电路分析思路说明

对电路中VD1和VD2作用分析的思路主要说明下列几点：

(1)从电路中可以看出，VD1、VD2、VD3和VD4、VD5、VD6两组二极管的电路结构一样，这两组二极管在这一电路中所起的作用是相同的，所以只要分析其中一组二极管电路工作原理即可。

(2)集成电路A1的①脚通过电阻R1与三极管VT1基极相连，显然R1是信号传输电阻，将①脚上输出信号通过R1加到VT1基极，由于在集成电路A1的①脚与三极管VT1基极之间没有隔直电容，根据这一电路结构可以判断：集成电路A1的①脚是输出信号引脚，而且输出直流和交流的复合信号。确定集成电路A1的①脚是信号输出引脚的目的是为了判断二极管VD1在电路中的具体作用。

(3)集成电路的①脚输出的直流电压显然不是很高，没有高到让外接的二极管处于导通状态，理由是：如果集成电路A1的①脚输出的直流电压足够高，那么VD1、VD2和VD3导通，其导通后的内阻很小，这样会将集成电路A1的①脚输出的交流信号分流到地，对信号造成衰减，显然这一电路中不需要对信号进行这样的衰减，所以从这个角度分析得到的结论是：集成电路A1的①脚输出的直流电压不会高到让VD1、VD2和VD3导通的程度。

(4)从集成电路A1的①脚输出的是直流和交流叠加信号，通过电阻R1与三极管VT1基极，VT1是NPN型三极管，如果加到VT1基极的正半周交流信号幅度出现很大的现象，会使VT1的基极电压很大而有烧坏VT1的危险。加到VT1基极的交流信号负半周信号幅度很大时，对VT1没有烧坏的影响，因为VT1基极上负极性信号使VT1基极电流减小。

(5)通过上述电路分析思路可以初步判断，电路中的VD1、VD2、VD3是限幅保护二极管电路，防止集成电路A1的①脚输出的交流信号正半周幅度太大而烧坏VT1。

从上述思路出发对VD1、VD2、VD3二极管电路进一步分析，分析如果符合逻辑，可以说明上述电路分析思路是正确的。

2.二极管限幅电路

分析各种限幅电路工作是有方法的，将信号的幅度分两种情况：

(1)信号幅度比较小时的电路工作状态，即信号幅度没有大到让限幅电路动作的程度，这时限幅电路不工作。

(2)信号幅度比较大时的电路工作状态，即信号幅度大到让限幅度电路动作的程度，这时限幅电路工作，将信号幅度进行限制。

用画出信号波形的方法分析电路工作原理有时相当管用，用于分析限幅电路尤其有效，如图9-45所示是电路中集成电路A1的①脚上信号波形示意图。

图9-45 集成电路A1的①脚上信号波形示意图

图中，U1是集成电路A1的①脚输出信号中的直流电压，①脚输出信号中的交流电压是“骑”在这一直流电压上的。U2是限幅电压值。

结合上述信号波形来分析这个二极管限幅电路，当集成电路A1的①脚输出信号中的交流电压比较小时，交流信号的正半周加上直流输出电压U1也没有达到VD1、VD2和VD3导通的程度，所以各二极管全部截止，对①脚输出的交流信号没有影响，交流信号通过R1加到VT1中。

假设集成电路A1的①脚输出的交流信号其正半周幅度在某期间很大，见图8-12中的信号波形，由于此时交流信号的正半周幅度加上直流电压已超过二极管VD1、VD2和VD3正向导通的电压值，如果每只二极管的导通电压是0.7V，那么3只二极管的导通电压是2.1V。由于3只二极管导通后的管压降基本不变，即集 成电路A1的①脚最大为2.1V，所以交流信号正半周超出部分被去掉(限制)，其超出部分信号其实降在了集成电路A1的①脚内电路中的电阻上(图中未画出)。

当集成电路A1的①脚直流和交流输出信号的幅度小于2.1V时，这一电压又不能使3只二极管导通，这样3只二极管再度从导通转入截止状态，对信号没有限幅作用。

3.电路分析细节说明

对于这一电路的具体分析细节说明如下。

(1)集成电路A1的①脚输出的负半周大幅度信号不会造成VT1过电流，因为负半周信号只会使NPN型三极管的基极电压下降，基极电流减小，所以无须加入对于负半周的限幅电路。

(2)上面介绍的是单向限幅电路，这种限幅电路