基于二极管的钳位电路

这是另一个使用二极管的电路，它工作在输入波形上，但与限波电路不同。箝位电路用于为输入交流信号添加直流电平，并将交流信号的峰值电压（正峰值和负峰值）改变到任何所需的电平。这里的直流电平是指交流信号从正半周期移动到负半周期的0v 点，反之亦然。简单地放置箝位电路可以将整个信号转移到正侧或负侧。

A） 正向钳位电路：

这是将输入信号转移到正侧的钳位器电路，此时输入信号的最低峰值将为零。查看上述波形，以更好地了解正箝位电路对典型交流输入信号的作用。

在开始工作之前，钳位电路需要满足一个条件才能工作。与输入信号的时间段相比，该电路中R和C的RC时间常数应该非常大。理想情况下，RC时间常数应比输入信号的时间段大10倍。

这是它的工作原理。当交流信号的负半周期通过电路时，二极管将正向偏置，电流以相反的方向流动，将电容器充电至交流信号的峰值电压，但极性相反。当信号切换到正半周期时，由于RC值很大，电容器的放电将非常小。在正循环期间，二极管将处于反向偏置状态，零电流流过它。由于没有电流流过二极管输入信号，因此RL上不会出现任何压降。但这里的电容器已经以反极性充电。

此时将基尔霍夫方程应用于上述电路，输出电压方程为

Vo = Vc + Vi

其中Vc是电容电压，Vi是输入电压。下面的计算等于输入波形的一个完整周期后，因此电容器将始终处于充电状态。

使用此公式，您可以推导出输出电压并绘制输出信号。

当输入信号为0v/I时，电容电压为Vm，输出电压为Vo = Vm

输入信号的位置II / -V m将导致电容电压为Vm，进而给出输出电压Vo = 0

当输入处于位置 III / V m 时，电容器电压将处于 V m，因此输出电压 Vo = 2V m

上述电压值将导致整个信号向正侧偏移，如上图所示。该信号中的直流电平被转移到输入信号的正半周期峰值电压Vm的峰值电压。而输出信号的峰值电压将是输入信号峰值2Vm的两倍，最低峰值将为零。

b） 负极钳位电路：

正箝位器电路将信号移至正侧，而负箝位器将整个信号推至负侧。该电路类似于正箝位器，除了二极管与此相反。当交流信号的正半周期通过电路二极管时，二极管将处于正向偏置状态，并允许电流流过它。在这种情况下，电容器开始充电到交流信号的最大或峰值电压。电容器将保持该电压，直到二极管正向偏置。

一旦信号切换到输入信号的负半部分，二极管将被反向偏置，输入电压将显示在电阻两端的输出。

将基尔霍夫的电压施加到电路上，输出电压为

Vo = Vi – Vc

其中Vi是输入电压，Vc是电容电压。在输入波形的初始完整周期之后，电容器将始终充电，并且电压将始终出现在其两端。

使用此公式，您可以推导出输出电压并绘制输出信号。

当输入信号为0v/I时，电容电压为V m，输出电压为Vo = -Vm

输入信号的位置II / V m将导致电容电压Vm，进而给出输出电压Vo = 0

当输入处于位置 III / -V m 时，电容器电压将为 V m，因此输出电压为 Vo = -2V m

上述电压值表示整个信号在输出中偏移到负侧。这里，最大峰值电压从V m移动到零，最小峰值电压从-V m移动到-2Vm。