二极管限位与钳位
二极管的钳位
二极管的钳位
二极管是一种用于电路中的半导体器件，具有只允许电流在一个方向
流动的特性。
而在实际使用中，为了正常的工作，需要正确连接二极
管的钳位。
一、二极管的结构
二极管通常由P型半导体和N型半导体制成。
其中，P型半导体中掺杂的杂质浓度较高，而N型半导体中掺杂的杂质浓度较低。
这使得二极
管的两端区别明显，分别为阳极和阴极。
二、钳位的分类
二极管的钳位分为三种：阳极、阴极和标记钳。
1.阳极（Anode）
由于P型半导体掺杂的杂质较多，因此在连接正电压时会吸引电子，
而电子会从N型半导体向P型半导体移动，从而形成电流的流动。
因此，阳极是二极管正极。
2.阴极（Cathode）
与阳极相反，阴极是掺杂杂质浓度较低的N型半导体。
在连接负电压时，电子会从P型半导体向N型半导体移动，形成电流的流动。
因此，阴极是二极管的负极。
3.标记钳（Marking）
标记钳通常是在二极管的外壳上留下的一个标记，目的是用于区分二极管的极性。
在连接二极管时，标记钳通常要与阳极相连。
三、正确连接二极管钳位的方法
1.判断二极管的极性，一般通过外壳上的标记钳。
2.将阳极连接到正极，将阴极连接到负极。
3.确保钳位良好的接触，避免接触不良的情况。
4.注意电路的电压和电流的大小，要保证二极管的额定电压和电流能够承受。
总之，正确连接二极管钳位非常重要，既能确保电路正常工作，也能避免损坏二极管。
因此，在连线前，一定要仔细学习二极管的各个钳位的含义和连接方法，并严格按照规定进行连接，保证电路的安全稳定运行。
钳位二极管原理
钳位二极管原理
钳位二极管作为一种特殊的二极管，其原理是通过内部结构的设计，使其能够在一定的电压范围内将输入信号的幅值限制在固定的范围内。
钳位二极管主要由两个二极管反向并联组成，一个是正向工作的二极管，用来限制输入信号的最大幅值；另一个是反向工作的二极管，用来限制输入信号的最小幅值。
当输入信号的幅值小于正向二极管的正向压降时，正向二极管处于反向截止状态，反向二极管处于正向导通状态，此时输入信号通过反向二极管分流，输出信号的幅值等于反向二极管的导通压降。
当输入信号的幅值大于正向二极管的正向压降时，正向二极管处于正向导通状态，反向二极管处于反向截止状态，此时输入信号通过正向二极管导通，输出信号的幅值等于正向二极管的导通压降。
通过调整钳位二极管的结构参数，例如二极管的材料、尺寸、电极间距、掺杂浓度等，可以实现不同范围内的信号钳位。
钳位二极管常用于电路中，可以用来保护后续电路对于输入信号幅值的限制，防止信号超出设计要求而造成损坏。
二极管钳位原理
二极管钳位原理
二极管钳位原理是在电路中使用二极管来限制电压范围的一种方法。
当二极管正向偏置时，它表现为一个导通的低阻态，可以理解为一个闭合的开关。
而当二极管反向偏置时，它表现为一个截止的高阻态，可以理解为一个打开的开关。
在电路中，我们可以将二极管放置在需要限制电压的位置，以达到保护其他元件或电路的作用。
当输入信号的电压超过二极管的正向电压临界值时，二极管会进入导通状态，并将电压限制在正向电压临界值附近。
这样就能够保护后续的电路或元件不受高电压的损害。
同样地，当输入信号的电压低于二极管的反向电压临界值时，二极管会进入截止状态，并将电压限制在反向电压临界值附近。
这样就能够保护后续的电路或元件不受低电压的损害。
通过使用二极管钳位原理，我们可以有效地限制输入信号的电压范围，保护电路中的其他元件不受过量或过低的电压的影响。
这在许多电子电路中都是非常实用的一种方法。
钳位二极管的工作原理
什么是钳位二极管钳位的意思就是把位置卡住，在电路中就是限制电压，英文名：Clamp diode。
是把输入电压变成峰值钳制在某一预定的电平上的输出电压，而不改变信号。
工作原理同样是二极管的单向导电性。
1、当二极管负极接地时，则正极端电路的电位比地高时，二极管会导通将其电位拉下来，即正极端电路被钳位零电位或零电位以下（忽略管压降）。
2、当二极管正极接地时，则负极端电路的电位比地高时，二极管会截止，其电位将不会受二极管的任何影响。
二钳位二极管电路分析为了方便大家记住这种应用，先上图，让大家都来分析下。
1、负钳位二极管电路工作原理：Vi正半周时；开始充电，电容C充电至V值，此时钳位二极管导通，Vo=0V。
Vi负半周时，停止充电，电容上的电压为-V，同时加上负半周电压-V，Vo=-2V。
2、偏压型钳位二极管电路工作原理：Vi正半周时，二极管DON，C被充电至V值(左正、右负)，Vo=+V1(a)或-V1(b)。
Vi负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，Vo=VC+Vi(负半周)=2V。
三钳位二极管的应用说起钳位二极管的应用，小编深有体会，前段时间做高通MSM8909平台，经常遇到GPIO管脚被静电击穿，也就是EOS，为什么这里会说到GPIO？因为GPIO 内部电路结构中就有钳位二极管电路，话不多说，上图。
如上图所示，我们来分析下。
钳位二极管D1的负极上拉的GPIO的参考电源VDD，钳位二极管D2的正极接GND。
当输出电压大于VDD；D1导通，D2截止，Pin的电压为VDD(忽略二级管的导通压降)；当输入电压小于GND；D1截止，D2导通，Pin的电压为GND(忽略二级管的导通压降)；因此能够把输入电压的范围控制在[GND,VDD]之间，保护Pin不受损坏。
那如何判定GPIO是否损坏呢？方法如下：首先，把万用表调到二极管档位，红表笔接主板的GND，黑表笔接测试GPIO 管脚，此时是测量二极管D2是否损坏，测试值是二极管的导通值，一般范围0.4-0.6V，超出此范围为二极管击穿。
二极管钳位(精华合辑)
钳位二极管作用：在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下；1、当二极管负极接地时，则正极端电路的电位比地高时，二极管会导通将其电位拉下来，即正极端电路被钳位零电位或零电位以下（忽略管压降）！2、当二极管正极接地时，则负极端电路的电位比地高时，二极管会截至，其电位将不会受二极管的任何作用；3、在钳位电路中，二极管负极接+5V，则正极端电路被钳位+5V电位以下；4、在钳位电路中，二极管正极接+5v，则负极端电路被钳位+5V电位以上；（忽略管压降）原理：二极管钳位保护电路是指由两个二极管反向并联组成的，一次只能有一个二极管导通，而另一个处于截止状态，那么它的正反向压降就会被钳制在二极管正向导通压降0.5-0.7以下，从而起到保护电路的目的。
钳位电路的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上。
图Z1615为常见的二极管钳位电路。
设输入信号如图Z1616（a）所示,在零时刻，uO(0+)＝+E，uO产生一个幅值为E的正跳变。
此后在0～t１间，二极管D导通，电容C充电电流很大，uＣ很快等于E，致使uO＝0。
在t１时刻，ui（t１）＝0，uO又发生幅值为－E的跳变,在t１～t2期间，D截止，充电电容C只能通过R放电，通常，R取值很大，所以uＣ下降很慢，uO变化也很小。
在t１时刻uＩ（t2）＝E，uO又发生一个幅值为E的跳度，在t2～t3期间，D导通，电容C又重新充电。
与0～t１期间内不同，此时电容上贮有大量电荷，因而充电持续时间更短，uO更迅速地降低为零。
以后重复上述过程，uO和uＣ的波形如图Z1616（b）、（c）。
可见，uO的顶部基本上被限定在零电平上，于是，就称该电路为零电平正峰（或顶部）钳位电路。
一钳位二极管要用稳压二极管，因为稳压管有各种电压，稳压管是用在反向击穿状态下的，用普通两极管，只能用正向压降来稳压，不能工作在击穿状态的。
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管.二1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变.这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变.2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定.在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定.常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:型号1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N47501N47511N4761稳压值3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V三稳压二极管选用时的注意事项1 最小稳压电流、最大稳压电路2 稳压二极管的功率3 稳压二极管和负载的连接关系4如稳压二极管稳压值是4.3V，最小稳压电流5mA、最大稳压电流20mA，和电阻500欧电阻并联，那么电阻所需要的的电流：4.3、500=8.5mA，所以总回路的电流不能小于14mA，否则电路异常。
二极管钳位过零波形
二极管钳位过零波形
在电子学中，二极管钳位是一种常用的技术，用于限制信号的幅度。
当信号通过一个正向偏置的二极管时，二极管会将信号的负半部分“钳位”到零电平，只让正半部分通过。
这种效果通常用于消除噪声、减小信号幅度等。
过零波形通常指的是信号经过零点时的波形。
在一些电子系统中，特别是在交流电（AC）系统中，准确地检测信号何时超过零点或低于零点是非常重要的。
例如，在交流电机控制中，了解电流或电压何时超过或低于零点可以帮助确定电机的旋转方向。
将二极管钳位技术应用于过零波形，可以用来消除噪声、提高信号质量或实现其他特定的电路功能。
例如，在电机控制中，二极管钳位电路可以用来消除电流或电压的负值部分，从而只检测正的过零值。
这样可以提高控制系统对电机方向的判断精度，特别是在高噪声环境下。
但是，这涉及到具体的电路设计和应用场景，因此具体的实现方式可能会有所不同。
如果您有关于如何应用二极管钳位技术来处理过零波形的具体问题，建议您咨询相关领域的专家或查阅相关的技术文档。
二极管限幅箝位电路 tvs
二极管限幅箝位电路 tvs
二极管限幅和箝位电路是一种常见的电子电路，用于限制电压
波形的幅值或者箝位电压在一个特定的范围内。
TVS（Transient Voltage Suppressor）是一种特殊类型的二极管，用于保护电子设
备免受瞬态过电压的损害。
下面我会从多个角度来解释这个问题。
首先，二极管限幅电路是通过使用二极管的导通特性来限制输
入信号的幅值。
当输入信号超过一定的电压阈值时，二极管开始导通，将多余的电压转移到地。
这样可以确保输出信号的幅值不会超
过设定的范围，从而保护后续电路不受损坏。
其次，箝位电路也是一种常见的电子电路，用于限制信号的幅
值在一个特定的范围内。
箝位电路通常使用二极管和电阻器来实现，通过将输入信号箝位在一个固定的电压范围内，以确保输出信号不
会超出这个范围。
另外，TVS二极管是一种专门用于抑制瞬态过电压的二极管，
通常用于保护电子设备免受雷击、电压浪涌或其他突发的高压脉冲
的损害。
TVS二极管具有快速响应和高能量吸收能力，能够迅速将
过电压转移到地，保护设备不受损坏。
总的来说，二极管限幅和箝位电路以及TVS二极管都是用于保护电子设备的重要电路元件，它们可以有效地限制电压波形的幅值或者抑制瞬态过电压，保护设备不受损坏。
在电子电路设计中，合理使用这些元件可以提高电路的稳定性和可靠性。
钳位二极管
钳位二极管作用：在钳位电路中，二极管负极接地，则正极端电路被钳位零电位以下；1、当二极管负极接地时，则正极端电路的电位比地高时，二极管会导通将其电位拉下来，即正极端电路被钳位零电位或零电位以下（忽略管压降）！2、当二极管正极接地时，则负极端电路的电位比地高时，二极管会截至，其电位将不会受二极管的任何作用；3、在钳位电路中，二极管负极接+5V，则正极端电路被钳位+5V电位以下；4、在钳位电路中，二极管正极接+5v，则负极端电路被钳位+5V电位以上；（忽略管压降）原理：二极管钳位保护电路是指由两个二极管反向并联组成的，一次只能有一个二极管导通，而另一个处于截止状态，那么它的正反向压降就会被钳制在二极管正向导通压降0.5-0.7以下，从而起到保护电路的目的。
钳位电路的作用是将周期性变化的波形的顶部或底部保持在某一确定的直流电平上。
图Z1615为常见的二极管钳位电路。
设输入信号如图Z1616（a）所示,在零时刻，uO(0+)＝+E，uO产生一个幅值为E的正跳变。
此后在0～t１间，二极管D导通，电容C充电电流很大，uＣ很快等于E，致使uO＝0。
在t１时刻，ui（t１）＝0，uO又发生幅值为－E的跳变,在t１～t2期间，D截止，充电电容C只能通过R放电，通常，R取值很大，所以uＣ下降很慢，uO变化也很小。
在t１时刻uＩ（t2）＝E，uO又发生一个幅值为E的跳度，在t2～t3期间，D导通，电容C又重新充电。
与0～t１期间内不同，此时电容上贮有大量电荷，因而充电持续时间更短，uO更迅速地降低为零。
以后重复上述过程，uO和uＣ的波形如图Z1616（b）、（c）。
可见，uO的顶部基本上被限定在零电平上，于是，就称该电路为零电平正峰（或顶部）钳位电路。
一钳位二极管要用稳压二极管，因为稳压管有各种电压，稳压管是用在反向击穿状态下的，用普通两极管，只能用正向压降来稳压，不能工作在击穿状态的。
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管.二1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变.这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变.2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定.在这3种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定.常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:型号1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N47501N47511N4761稳压值3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V三稳压二极管选用时的注意事项1 最小稳压电流、最大稳压电路2 稳压二极管的功率3 稳压二极管和负载的连接关系4如稳压二极管稳压值是4.3V，最小稳压电流5mA、最大稳压电流20mA，和电阻500欧电阻并联，那么电阻所需要的的电流：4.3、500=8.5mA，所以总回路的电流不能小于14mA，否则电路异常。
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二极管限位与钳位电路
发布时间:2011-12-13 13:45:49 访问次数:3107
有一种二极管电路，称为限位器(limiter或clipper)，
S5H1410X01-Q0可将信号的电压在某个固定值以上，或以下的部分截掉。
另一种二极管电路，称为钳位器，可将直流电压叠加到信号上，或者恢复信号的原有直流幅值。
这一节我们将介绍限位器和钳位器的二极管电路。
在学习完本节的内容后，你应该能够：说明并且分析二极管限位和钳位电路的工作原理；说明二极管限位器的工作原理；计算出加上偏压后的限位器输出电压；使用分压器的偏压方式，设定限位器的幅值；说明二极管钳位器的工作原理。
1.二极管限位器
图2. 34(a)显示的二极管限位器(limiter或者clipper)，会限制或者截掉输入电压的正半周部分。
当输入电压进入正半周期，二极管处于正向偏压状态。
因为二极管的阴极是接地电位(OV)，于是阳极的电位就不能超过0.7V(假设此二极管是硅质)。
于是输入电压超过这个数值时，A点的电位就被限制在10. 7V。
当输入电压降回到0. 7V以下时，二极管就变成反向偏压，而变成开路的状态。
输出电压的波形看起来与输入电压的负半周相似，但是波幅则是由R1和R2所组成的分压器决定，计算式如下：
Vout（R L/+R1+RL）×Vin
如果R1相较RL很小，于是Vout=Vin
如果将二极管反接，如图2.34(b)，则输入电压的负半周会被截掉。
在输入电压的负半周期间，此二极管是处于正向偏压，因为二极管电压降的缘故，A点的电压维持在-0.7V。
当输入电压超过-0.7V，二极管就不再处于正向偏压，于是RL上就出现与输入电压成比例的电压。
(1)加上偏压的限位器
可将偏压y BIAS和二极管串联，就可以调整交流电压的值，如图2.37所示。
在A点的电压必须等于+0.7V，此二极管才会成为正向偏压而导通。
一旦二极管导通后，在A点的电压就会被限制在+0.7V，于是所有高于此幅值的输入电压均会被截掉。
要将输出电压限制在某个负电压幅值，则二极管和偏压必须如图2.38一样串联起来。
在这种情况之下，A点的电压必须低于-VBrAS -0.7V，才能让二极管处于正向偏压状态，因而产生如图所示的限制幅值的效果。
如果将二极管反接，就可将只有正半周期的输入电压才能输出的限位器电路，修改成高于-0.7V的输入电压才能输出，波形如图2.39(a)所示。
同样地，可将只有负半周期的输入电压才能输出的限位器电路，修改成低于 -VBIAS+O.7V的输入电压才能输出，
波形如图2.39(b)所示。
(2)分压器偏压
我们一直使用各种偏压源来说明二极管限位器的基本工作原理，其实可以利用电阻分压器，将直流电源的电压转换成所需要的偏压，如图2.42所示。
偏压值按照下述的分压公式中的电阻值，计算出来： V BIAS=R3/R2+R3×V SUPPLY
正偏压限位器显示在图2.42(a)，而负偏压限位器则显示在图2.42(b)，可调式正偏压限位器则显示在图2.42(c)。
达些设定偏压的电阻值，必须相对于RL很小，使流经二极管的正向电流不会影响到偏压。
2.二极管钳位器
钳位器可以将直流电压加到交流信号的电压上。
钳位器有时又称为直流重置器(DC restorer)。
图2.45显示的二极管钳位器，可将正直流值加入输出的波形。
此电路的运作是由输入电压的第一个负半周开始。
当输入电压开始进入负半周期，二极管成为正向偏压，使电容器充电到接近输入电压的峰值(-0.7 V)，如图2.45(a)所示。
在刚越过负半周的峰值后，二极管就成为反向偏压。
这是因为电容器会将二极管的阴极维持在-0.7V的电压。
电容器只能通过高阻抗值的放电。
因此，由前一个负半周峰值到下一个负半周峰值期间，电容器只会释放很少的电量。
释放的电量当然是由RL的阻抗值决定。
若要有良好的钳位效果，RC的时间常数最少必须是输入电压周期的十倍。
钳位器的作用，就是使电容器电压维持在输入电压的峰值减去二极管电压降。
电容器屯压基本上可视为与输入电压串联的一个电池。
RL电容器的电压会与输入电压重叠相加，如图2.45(b)所示。
如果将二极管反接，就会有一个负直流电压与输入电压相加，产生如图
2.46所示的输出电压波形。
钳位器电路通常应用于电视机，作为直流电压重置器。
接收到的合成视频信号，通常是通过电容器耦合到放大器，因此会将信号中的直流部分滤除掉，造成黑白参考幅值和遮没幅值的丧失。
在将信号送入影像管之前，必须恢复这些参考幅值。
VDC≈（1一1/2fRLC)）×Vp(rect)。