模擬電路中的限幅器介紹

限幅器（clipper）可以改變波形的形狀。“clipper”在英語中的原意是“修剪用的大剪刀”，這個(gè)詞很形象地說明了它可以用來修剪波形。限幅器可以把輸入的正弦波波形修剪成以下各個(gè)樣子：

圖 2-4.01 

下面我們逐個(gè)分析實(shí)現(xiàn)以上各種修剪波形的電路圖。為方便分析，我們假設(shè)下面的二極管都為理想二極管（即：導(dǎo)通時(shí)理想二極管上的壓降為0）。當(dāng)完全掌握了以下分析方法后，我們隨時(shí)可以再將忽略掉的0.7V的二極管壓降再補(bǔ)上去。

以下分析的輸入電壓vi皆設(shè)為正弦電壓，表達(dá)式為：

1.   限幅峰部波形

以下電路產(chǎn)生波形1：

圖 2-4.02 

當(dāng)vi大于偏置電壓V時(shí)，二極管導(dǎo)通，此時(shí)理想二極管上的壓降為零，所以輸出電壓vo等于偏置電壓V；

當(dāng)vi小于V時(shí)，二極管截止，由于此時(shí)沒有電流通路，故輸出電壓等于輸入電壓vi。

當(dāng)偏置電壓V為0時(shí)，可以得到完整的負(fù)半周波形。

以下電路產(chǎn)生波形2：

圖 2-4.03 

當(dāng)vi小于-V時(shí)，二極管導(dǎo)通，此時(shí)理想二極管上的壓降為零，所以輸出電壓vo等于偏置電壓-V；

當(dāng)vi大于-V時(shí)，二極管截止，由于此時(shí)沒有電流通路，故輸出電壓等于輸入電壓vi；

當(dāng)偏置電壓V為0時(shí)，可以得到完整的正半周波形。

2.   限幅底座波形

以下電路產(chǎn)生波形3：

圖 2-4.04 

分析：在上圖電路中，二極管陽極的電壓表達(dá)式為：vi-V；

當(dāng)vi小于V時(shí)，二極管陽極的電壓小于0，二極管截止，此時(shí)輸出電壓vo為0；

當(dāng)vi大于V時(shí)，二極管陽極的電壓大于0，二極管導(dǎo)通，理想二級(jí)管上的壓降為0，故輸出電壓vo為vi-V；

當(dāng)偏置電壓V為0時(shí)，上面的電路3相當(dāng)于半波整流電路，可以得到完整的正半周波形。

以下電路產(chǎn)生波形4：

圖 2-4.05 

分析：在上圖電路中，二極管陰極的電壓表達(dá)式為：vi+V；

當(dāng)vi的值大于-V時(shí)，二極管陰極的電壓大于0，二級(jí)管截止，此時(shí)輸出電壓vo為0；

當(dāng)vi的值小于-V時(shí)，二極管陰極的電壓小于0，二極管導(dǎo)通，此時(shí)理想二級(jí)上的壓降為0，故輸出電壓為：vi+V；

當(dāng)偏置電壓V為0時(shí)，上面的電路4相當(dāng)于半波整流電路，可以得到完整的負(fù)半周波形。

3.   限幅峰部波形并平移電位

以下電路產(chǎn)生波形5：

圖 2-4.06 

分析：在上圖電路中，二極管陰極的電壓表達(dá)式為：vi-V；

當(dāng)vi小于V時(shí)，二極管陽極的電壓小于0，二極管導(dǎo)通，此時(shí)輸出電壓vo為vi-V，相當(dāng)于將輸入電壓vi向下平移了V；

當(dāng)vi大于V時(shí)，二極管陽極的電壓大于0，二極管截止，輸出電壓vo為0；

以下電路產(chǎn)生波形6：

圖 2-4.07 

分析：在上圖電路中，二極管陽極的電壓表達(dá)式為：vi+V；

當(dāng)vi大于-V時(shí)，二極管陽極的電壓大于0，二極管導(dǎo)通，此時(shí)輸出電壓vo為vi+V，相當(dāng)于將vi電壓向上平移了V

當(dāng)vi小于-V時(shí)，二極管陽極的電壓小于0，二級(jí)管截止，輸出電壓vo為0

4. 限幅底座波形并平移電位

以下電路產(chǎn)生波形7：

圖 2-4.08 

分析：二極管陽極的電壓：恒為V，二極管陰極電壓：在二級(jí)管截止時(shí)等于vi，在二級(jí)管導(dǎo)通時(shí)等于陽極電壓；

當(dāng)vi小于V時(shí)，二級(jí)管導(dǎo)通，輸出電壓vo等于V；

當(dāng)vi 大于V時(shí)，二極管截止，輸出電壓vo等于vi

以下電路產(chǎn)生波形8：

圖 2-4.09 

分析：二極管陰極電壓：恒為-V，二極管陽極電壓：在二極管截止時(shí)等于vi，在二級(jí)管導(dǎo)通時(shí)等于陰極電壓。

當(dāng)vi大于-V時(shí)，二級(jí)管導(dǎo)通，輸出電壓vo等于-V；

當(dāng)vi小于-V時(shí)，二極管截止，輸出電壓vo等于vi

5. 限幅雙向峰部波形

圖 2-4.10 

當(dāng)vi 大于V1時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，D2截止，此時(shí)輸出vo等于V1；

當(dāng)vi小于-V2時(shí)，二極管D2導(dǎo)通，D1截止，此時(shí)輸出vo等于-V2；

當(dāng)-V2 < vi < V1時(shí)，二極管D1和D2都截止，此時(shí)輸出vo等于vi

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