二極管7種應(yīng)用電路詳解之四

　　9.4.4 二極管限幅電路及故障處理

　　二極管最基本的工作狀態(tài)是導(dǎo)通和截止兩種，利用這一特性可以構(gòu)成限幅電路。所謂限幅電路就是限制電路中某一點(diǎn)的信號(hào)幅度大小，讓信號(hào)幅度大到一定程度時(shí)，不讓信號(hào)的幅度再增大，當(dāng)信號(hào)的幅度沒(méi)有達(dá)到限制的幅度時(shí)，限幅電路不工作，具有這種功能的電路稱為限幅電路，利用二極管來(lái)完成這一功能的電路稱為二極管限幅電路。

　　如圖9-44所示是二極管限幅電路。在電路中，A1是集成電路(一種常用元器件)，VT1和VT2是三極管(一種常用元器件)，R1和R2是電阻器，VD1～VD6是二極管。

　　圖9-44 二極管限幅電路

　　1.電路分析思路說(shuō)明

　　對(duì)電路中VD1和VD2作用分析的思路主要說(shuō)明下列幾點(diǎn)：

　　(1)從電路中可以看出，VD1、VD2、VD3和VD4、VD5、VD6兩組二極管的電路結(jié)構(gòu)一樣，這兩組二極管在這一電路中所起的作用是相同的，所以只要分析其中一組二極管電路工作原理即可。

　　(2)集成電路A1的①腳通過(guò)電阻R1與三極管VT1基極相連，顯然R1是信號(hào)傳輸電阻，將①腳上輸出信號(hào)通過(guò)R1加到VT1基極，由于在集成電路A1的①腳與三極管VT1基極之間沒(méi)有隔直電容，根據(jù)這一電路結(jié)構(gòu)可以判斷：集成電路A1的①腳是輸出信號(hào)引腳，而且輸出直流和交流的復(fù)合信號(hào)。確定集成電路A1的①腳是信號(hào)輸出引腳的目的是為了判斷二極管VD1在電路中的具體作用。

　　(3)集成電路的①腳輸出的直流電壓顯然不是很高，沒(méi)有高到讓外接的二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，理由是：如果集成電路A1的①腳輸出的直流電壓足夠高，那么VD1、VD2和VD3導(dǎo)通，其導(dǎo)通后的內(nèi)阻很小，這樣會(huì)將集成電路A1的①腳輸出的交流信號(hào)分流到地，對(duì)信號(hào)造成衰減，顯然這一電路中不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行這樣的衰減，所以從這個(gè)角度分析得到的結(jié)論是：集成電路A1的①腳輸出的直流電壓不會(huì)高到讓VD1、VD2和VD3導(dǎo)通的程度。

　　(4)從集成電路A1的①腳輸出的是直流和交流疊加信號(hào)，通過(guò)電阻R1與三極管VT1基極，VT1是NPN型三極管，如果加到VT1基極的正半周交流信號(hào)幅度出現(xiàn)很大的現(xiàn)象，會(huì)使VT1的基極電壓很大而有燒壞VT1的危險(xiǎn)。加到VT1基極的交流信號(hào)負(fù)半周信號(hào)幅度很大時(shí)，對(duì)VT1沒(méi)有燒壞的影響，因?yàn)閂T1基極上負(fù)極性信號(hào)使VT1基極電流減小。

　　(5)通過(guò)上述電路分析思路可以初步判斷，電路中的VD1、VD2、VD3是限幅保護(hù)二極管電路，防止集成電路A1的①腳輸出的交流信號(hào)正半周幅度太大而燒壞VT1。

　　從上述思路出發(fā)對(duì)VD1、VD2、VD3二極管電路進(jìn)一步分析，分析如果符合邏輯，可以說(shuō)明上述電路分析思路是正確的。

　　2.二極管限幅電路

　　分析各種限幅電路工作是有方法的，將信號(hào)的幅度分兩種情況：

　　(1)信號(hào)幅度比較小時(shí)的電路工作狀態(tài)，即信號(hào)幅度沒(méi)有大到讓限幅電路動(dòng)作的程度，這時(shí)限幅電路不工作。

　　(2)信號(hào)幅度比較大時(shí)的電路工作狀態(tài)，即信號(hào)幅度大到讓限幅度電路動(dòng)作的程度，這時(shí)限幅電路工作，將信號(hào)幅度進(jìn)行限制。

　　用畫出信號(hào)波形的方法分析電路工作原理有時(shí)相當(dāng)管用，用于分析限幅電路尤其有效，如圖9-45所示是電路中集成電路A1的①腳上信號(hào)波形示意圖。

　　圖9-45 集成電路A1的①腳上信號(hào)波形示意圖

　　圖中，U1是集成電路A1的①腳輸出信號(hào)中的直流電壓，①腳輸出信號(hào)中的交流電壓是“騎”在這一直流電壓上的。U2是限幅電壓值。

　　結(jié)合上述信號(hào)波形來(lái)分析這個(gè)二極管限幅電路，當(dāng)集成電路A1的①腳輸出信號(hào)中的交流電壓比較小時(shí)，交流信號(hào)的正半周加上直流輸出電壓U1也沒(méi)有達(dá)到VD1、VD2和VD3導(dǎo)通的程度，所以各二極管全部截止，對(duì)①腳輸出的交流信號(hào)沒(méi)有影響，交流信號(hào)通過(guò)R1加到VT1中。

　　假設(shè)集成電路A1的①腳輸出的交流信號(hào)其正半周幅度在某期間很大，見(jiàn)圖8-12中的信號(hào)波形，由于此時(shí)交流信號(hào)的正半周幅度加上直流電壓已超過(guò)二極管VD1、VD2和VD3正向?qū)ǖ碾妷褐?，如果每只二極管的導(dǎo)通電壓是0.7V，那么3只二極管的導(dǎo)通電壓是2.1V。由于3只二極管導(dǎo)通后的管壓降基本不變，即集 成電路A1的①腳最大為2.1V，所以交流信號(hào)正半周超出部分被去掉(限制)，其超出部分信號(hào)其實(shí)降在了集成電路A1的①腳內(nèi)電路中的電阻上(圖中未畫出)。

　　當(dāng)集成電路A1的①腳直流和交流輸出信號(hào)的幅度小于2.1V時(shí)，這一電壓又不能使3只二極管導(dǎo)通，這樣3只二極管再度從導(dǎo)通轉(zhuǎn)入截止?fàn)顟B(tài)，對(duì)信號(hào)沒(méi)有限幅作用。

　　3.電路分析細(xì)節(jié)說(shuō)明

　　對(duì)于這一電路的具體分析細(xì)節(jié)說(shuō)明如下。

　　(1)集成電路A1的①腳輸出的負(fù)半周大幅度信號(hào)不會(huì)造成VT1過(guò)電流，因?yàn)樨?fù)半周信號(hào)只會(huì)使NPN型三極管的基極電壓下降，基極電流減小，所以無(wú)須加入對(duì)于負(fù)半周的限幅電路。

　　(2)上面介紹的是單向限幅電路，這種限幅電路只能對(duì)信號(hào)的正半周或負(fù)半周大信號(hào)部分進(jìn)行限幅，對(duì)另一半周信號(hào)不限幅。另一種是雙向限幅電路，它能同時(shí)對(duì)正、負(fù)半周信號(hào)進(jìn)行限幅。

　　(3)引起信號(hào)幅度異常增大的原因是多種多樣的，例如偶然的因素(如電源電壓的波動(dòng))導(dǎo)致信號(hào)幅度在某瞬間增大許多，外界的大幅度干擾脈沖竄入電路也是引起信號(hào)某瞬間異常增大的常見(jiàn)原因。

　　(4)3只二極管VD1、VD2和VD3導(dǎo)通之后，集成電路A1的①腳上的直流和交流電壓之和是2.1V，這一電壓通過(guò)電阻R1加到VT1基極，這也是VT1最高的基極電壓，這時(shí)的基極電流也是VT1最大的基極電流。

　　(5)由于集成電路A1的①腳和②腳外電路一樣，所以其外電路中的限幅保護(hù)電路工作原理一樣，分析電路時(shí)只要分析一個(gè)電路即可。

　　(6)根據(jù)串聯(lián)電路特性可知，串聯(lián)電路中的電流處處相等，這樣可以知道VD1、VD2和VD3三只串聯(lián)二極管導(dǎo)通時(shí)同時(shí)導(dǎo)通，否則同時(shí)截止，絕不會(huì)出現(xiàn)串聯(lián)電路中的某只二極管導(dǎo)通而某幾只二極管截止的現(xiàn)象。

　　4.故障檢測(cè)方法和電路故障分析

　　對(duì)這一電路中的二極管故障檢測(cè)主要采用萬(wàn)用表歐姆檔在路測(cè)量其正向和反向電阻大小，因?yàn)檫@一電路中的二極管不工作在直流電路中，所以采用測(cè)量二極管兩端直流電壓降的方法不合適。

　　這一電路中二極管出現(xiàn)故障的可能性較小，因?yàn)樗鼈児ぷ髟谛⌒盘?hào)狀態(tài)下。如果電路中有一只二極管出現(xiàn)開(kāi)路故障時(shí)，電路就沒(méi)有限幅作用，將會(huì)影響后級(jí)電路的正常工作。