限幅电路.doc

限幅放大器电路原理

时间：2009-05-31 17:55:59  来源：资料室  作者：

限幅电路(limiter circuit) ：去除过高或过低的电压信号，保护电路不因为太高或太低的电压，造成电路工作不正常。利用二极管限幅，是集成电路(Integrated Circuit, IC)设计中常用来保护电路的方法。限幅器采用的方法，可利用二极管的压降, 三极管集电极电流截止与饱和或者差动放大器限制电流以及二极管正反向的电阻变化等方法。
s(t)=5sinωt(v)
（1）图1即为限幅电路
输入信号:
外加电压小于0.7V的部分：截止状态
因此:I=0,V0=S(t)-IR=S(t)
外加电压高于0.7V的部分：导通且维持导通电压VD(on) = 0.7V 。

                               图1
（2）图2部分：
s(t) > -0.7V：截止状态:V0=S(t)-IR=S(t)
s(t) <= -0.7V：导通状态:Vo= -VD(on) =-0.7v
→限制Vo大于-0.7V

                                      图2

                                          图3
双向限幅器
（3）见图4，s(t) > 0.7V：D1导通、D2截止 Vo= VD(on)=0.7v
s(t) < -0.7V：D2导通、D1截止 Vo= -VD(on)=-0.7v
-0.7V < s(t) < 0.7V：D1/D2皆截止  ，Vo = s(t)
→限制Vo在-0.7V及0.7V之间

                         图4
（4），见图5
s(t) > Va + 0.7V；D1导通、D2截止 Vo = Va+ VD(on)=Va + 0.7v
s(t) < -(Vb+0.7V) ：D2导通、D1截止 Vo = -Vb - VD(on)=-(Vb + 0.7v
-(Vb+0.7V) < s(t) < (Va+0.7V) ：D1/D2皆截止，Vo = s(t)
   →限制Vo在-(Vb + 0.7V)及(Va + 0.7V)之间

                                图5

                                 图6

                           图7
 二极管并联式限幅器

电路如图8所示，当输入电压低于某一门限电压，即：

时，

A点电压低于二极管的导通电压为：UA<(UR+UD) ，二极管截止，输出电压为：

当输入电压等于或大于门限电压时，二极管导通，A点电压被箝制在 电平上，输出电压不再随输入电压变化而变化，成为一个固定电平：

其电压传输特性如图9所示。

               图8 并联限幅电路                                图9 并联限幅的传输特性

 二极管串联式限幅器

电路如图10所示，当输入电压低于某一门限电压，即：

时，

A点电压低于二极管的导通电压，即UA<UD ，二极管截止，运放输出电压 ；当输入电压等于或高于门限电压时，二极管导通，运放输出电压为：

其电压传输特性如图11所示。

 图10 串联限幅电路                                          图11 串联限幅的传输特性

 晶体管放大电路作成的限幅器。
这是一个中频放大器的例子,三极管放大电路作限幅器，其集基极电压须稍低，使得只要有很小的电压信号进入，即可使其饱和。因此，过大信号进入，集极电流也无法再超过此饱和值以达到限幅的目的。反之，若基极电流逐渐减少，则晶体管截止。

                                      图12 三极管放大电路限幅器
差动放大器作成的限幅器
当无信号输入差动放大器时，若Q1与Q2特性相同，则i1=i2=I/2，当输入正电压则i1>i2，且在某个最大正电压值时，使得i1=I且i2=0，即再增加电压值，也无法增大i1之值，i1最大被限制在I。故，当大振幅输入时，集极电流被限制在I， 输出电压也会受限，以完成限幅的目的。

                         图13 差动放大器作成的限幅器。

 二极管的开关特性限幅作用 下图

               图14 二极管作成的双向限幅器电路图

 稳压二极管与运算放大器构成的限幅电路

                 图15 稳压二极管与运放限幅器
限幅器使用稳压二极管，使其超出工作电压时限制在齐纳的崩溃电压，我们稳压二级管的崩溃电压是8.2V. 

      图16 当电压没超过反向崩溃电压
当稽纳二级管在正向电压时，会有0.6～0.7伏特，反向电压崩溃时是短路，没崩溃是开路状态

当电压超过反向崩溃电压时
Vo = Vz
所以

当电压没有超过反向偏压时 

当超过正向崩溃电压时
Vo = 0.7 + Vz2
当超过反向崩溃电压时
Vo = -(0.7 + Vz2)
所以工作范围在

                   图17 限幅器动作