模拟电路工程师必备基础——限幅器

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：

图2-4.02

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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