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什么是限幅器?

什么是限幅器?
限幅器可以把输入的正弦波波形修剪成什么样子?

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王丽丽

2021-3-12 14:43:49
  限幅器(clipper)可以改变波形的形状。“clipper”在英语中的原意是“修剪用的大剪刀”,这个词很形象地说明了它可以用来修剪波形。
  
  限幅器可以把输入的正弦波波形修剪成以下各个样子:
  
  图 2-4.01
  下面我们逐个分析实现以上各种修剪波形的电路图。为方便分析,我们假设下面的二极管都为理想二极管(即:导通时理想二极管上的压降为 0)。当完全掌握了以下分析方法后,我们随时可以再将忽略掉的 0.7V 的二极管压降再补上去。
  以下分析的输入电压 vi 皆设为正弦电压,表达式为:
  
  1. 限幅峰部波形
  ● 以下电路产生波形 1:
  
  当 vi 大于偏置电压 V 时,二极管导通,此时理想二极管上的压降为零,所以输出电压 vo 等于偏置电压 V;
  当 vi 小于 V 时,二极管截止,由于此时没有电流通路,故输出电压等于输入电压 vi。
  当偏置电压 V 为 0 时,可以得到完整的负半周波形。
  ● 以下电路产生波形 2:
  
  图 2-4.03
  当 vi 小于 -V 时,二极管导通,此时理想二极管上的压降为零,所以输出电压 vo 等于偏置电压 -V;
  当 vi 大于 -V 时,二极管截止,由于此时没有电流通路,故输出电压等于输入电压 vi;
  当偏置电压 V 为 0 时,可以得到完整的正半周波形。
  2. 限幅底座波形
  ● 以下电路产生波形 3:
  
  图 2-4.04
  分析:在上图电路中,二极管阳极的电压表达式为:vi-V;
  当 vi 小于 V 时,二极管阳极的电压小于 0,二极管截止,此时输出电压 vo 为 0;
  当 vi 大于 V 时,二极管阳极的电压大于 0,二极管导通,理想二级管上的压降为 0,故输出电压 vo 为 vi-V;
  当偏置电压 V 为 0 时,上面的电路 3 相当于半波整流电路,可以得到完整的正半周波形。
  ● 以下电路产生波形 4:
  
  图 2-4.05
  分析:在上图电路中,二极管阴极的电压表达式为:vi+V;
  当 vi 的值大于 -V 时,二极管阴极的电压大于 0,二级管截止,此时输出电压 vo 为 0;
  当 vi 的值小于 -V 时,二极管阴极的电压小于 0,二极管导通,此时理想二级上的压降为 0,故输出电压为:vi+V;
  当偏置电压 V 为 0 时,上面的电路 4 相当于半波整流电路,可以得到完整的负半周波形。
  3. 限幅峰部波形并平移电位
  ● 以下电路产生波形 5:
  
  图 2-4.06
  分析:在上图电路中,二极管阴极的电压表达式为:vi-V;
  当 vi 小于 V 时,二极管阳极的电压小于 0,二极管导通,此时输出电压 vo 为 vi-V,相当于将输入电压 vi 向下平移了 V;
  当 vi 大于 V 时,二极管阳极的电压大于 0,二极管截止,输出电压 vo 为 0;
  ● 以下电路产生波形 6:
  
  图 2-4.07
  分析:在上图电路中,二极管阳极的电压表达式为:vi+V;
  当 vi 大于 -V 时,二极管阳极的电压大于 0,二极管导通,此时输出电压 vo 为 vi+V,相当于将 vi 电压向上平移了 V
  当 vi 小于 -V 时,二极管阳极的电压小于 0,二级管截止,输出电压 vo 为 0
  4. 限幅底座波形并平移电位
  ● 以下电路产生波形 7:
  
  图 2-4.08
  分析:二极管阳极的电压:恒为 V,二极管阴极电压:在二级管截止时等于 vi,在二级管导通时等于阳极电压;
  当 vi 小于 V 时,二级管导通,输出电压 vo 等于 V;
  当 vi 大于 V 时,二极管截止,输出电压 vo 等于 vi
  ● 以下电路产生波形 8:
  
  图 2-4.09
  分析:二极管阴极电压:恒为 -V,二极管阳极电压:在二极管截止时等于 vi,在二级管导通时等于阴极电压。
  当 vi 大于 -V 时,二级管导通,输出电压 vo 等于 -V;
  当 vi 小于 -V 时,二极管截止,输出电压 vo 等于 vi
  5. 限幅双向峰部波形
  
  图 2-4.10
  当 vi 大于 V1 时,二极管 D1 导通,D2 截止,此时输出 vo 等于 V1;
  当 vi 小于 -V2 时,二极管 D2 导通,D1 截止,此时输出 vo 等于 -V2;
  当 -V2 《 vi 《 V1 时,二极管 D1 和 D2 都截止,此时输出 vo 等于 vi
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