二极管最重要的特性是单向导电性，利用这一特性可以设计很多好玩实用的电路，本文主要讲述限幅电路和钳位电路。

 

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▉ 正限幅电路

正半周时且 Vin 的电压大于等于 0.7V 时，二极管导通，Vout 会被钳位在 0.7V；在负半周和 Vin 电压小于 0.7V 时，二极管是截止状态，所以 Vout=Vin，即 Vout 波形跟随 Vin 波形。

 

 

▉ 负限幅电路

在正半周时，二极管截止，Vout=Vin，即波形跟随；在负半周 Vin 电压小于等于 -0.7V 时，二极管会导通，Vout 电压会被钳位在 -0.7V。

 

 

▉ 双向限幅电路

双向限幅是结合了上面两个电路，用了两个二极管。正半周，通过 D1 将超出的部分钳位在 0.7V，负半周通过 D2 将超出的部分钳位在 -0.7V。

 

 

▉ 正偏压限幅

为了产生不同的限幅电压，有时候会在电路中加入偏置电压 Vbias，当 Vin 的电压大于等于 Vbias+0.7V 时，二极管导通，Vout 被钳位。

 

 

▉ 负偏压限幅

负偏压是一样的道理，Vin 电压小于等于 -0.7-Vbias 时，二极管导通，Vout 被钳位。

 

 

▉ 双向偏压限幅

双向偏压限幅是两个二极管加两个偏置电压，正半周大于等于 4.7V 时，D1 导通，超出部分被钳位在 4.7V；负半周小于等于 -6.7V 时，D2 导通，超出部分被钳位在 -6.7V。

 

 

上面几种都是不含有电容的电路，主要是用来限幅。

 

下面几种是含有电容的二极管钳位电路，以下分析不考虑二极管的导通压降（即二极管正向导通相当于一根导线，反向截止断路），RC 时间常数足够大，保证输出波形不失真。

 

▉ 简单型正钳位电路

电路原理：
输入 Vin 在负半周时（Vin 上负下正），二极管导通，电流如红色箭头所示，电容充电至+V（左负右正），Vout=0V；
输入 Vin 在正半周时（Vin 上正下负），二极管截止，电流如蓝色箭头所示，Vout 电压等于电容电压加上正半周电压，所以 Vout=2V；

 

 

▉ 偏压型正钳位电路

偏压型钳位电路和限幅电路很类似，在电路中加入偏置电压来提高或者降低钳位值。

 

Figure a 为正向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向一致时，波形向上，即钳位值会提高 V1。

 

Figure b 为反向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相反时，波形向下，即钳位值会降低 V1。

 

 

▉ 简单型负钳位电路

电路原理：
输入 Vin 在正半周时（Vin 上正下负），二极管导通，电流如红色箭头所示，电容两端压差充电至+V（左正右负），Vout=0V；
输入 Vin 在负半周时（Vin 上负下正），二极管截止，电流如蓝色箭头所示，Vout 电压等于负的（电容电压+负半周电压），即 Vout=-2V；

 

▉ 偏压型负钳位电路

偏压型负钳位同偏压型正钳位类似，在电路中加入偏置电压来提高或者降低钳位值。

Figure C 为反向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相反时，波形向上，即钳位值会提高 V1。

Figure D 为正向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相同时，波形向下，即钳位值会降低 V1。

 

 

▉ 常见的双向二极管钳位电路

在一些 ADC 检测电路中会用两个二极管进行钳位保护，原理很简单，0.7V 为 D1 和 D2 的导通压降，Vin 进来的电压大于等于 Vmax 时，D1 导通，Vout 会被钳位在 Vmax；Vin 小于等于 Vmin 时，Vout 被钳位在 Vmin，一般 D2 的正极接地。