集成电路|(深度长文)工程师必须掌握的二极管的7种用法!( 六 )


(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 。
02 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 。
03 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 , 这种限幅电路只能对信号的正半周或负半周大信部分进行限幅 , 对另一半周信号不限幅 。 另一种是双向限幅电路 , 它能同时对正、负半周信号进行限幅 。
(3)引起信号幅度异常增大的原因是多种多样的 , 例如偶然的因素(如电源电压的波动)导致信号幅度在某瞬间增大许多 , 外界的大幅度干扰脉冲窜入电路也是引起信号某瞬间异常增大的常见原因 。
(4)3只二极管VD1、VD2和VD3导通之后 , 集成电路A1的①脚上的直流和交流电压之和是2.1V , 这一电压通过电阻R1加到VT1基极 , 这也是VT1最高的基极电压 , 这时的基极电流也是VT1最大的基极电流 。
(5)由于集成电路A1的①脚和②脚外电路一样 , 所以其外电路中的限幅保护电路工作原理一样 , 分析电路时只要分析一个电路即可 。
(6)根据串联电路特性可知 , 串联电路中的电流处处相等 , 这样可以知道VD1、VD2和VD3三只串联二极管导通时同时导通 , 否则同时截止 , 绝不会出现串联电路中的某只二极管导通而某几只二极管截止的现象 。

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