箝位二极管相关知识

内容一 摘自:http://wenwen.soso.com/z/q172007280.htm

箝位二极管的原理:利用二极管正向导通后的,输出电位被钳位而与负载无关的箝位原理。
箝位二极管的作用:二极管导通工作时,可以箝制二极管两端电位差,例如当二极管负极接地时,则正极端电路的电位比地电位高,二极管会导通将其电势下拉,即正端被钳位在零电位或零电位以下(在二极管功率耐受范围内)。

内容二 摘自:http://www.838dz.com/danyuan/qita/875.html

钳位电路
(1)功能:将输入讯号的位准予以上移或下移,并不改变输入讯号的波形。
(2)基本元件:二极管D、电容器C及电阻器R(直流电池VR)。
(3)类别:负钳位器与正钳位器。
(4)注意事项
D均假设为理想,RC的时间常数也足够大,不致使输出波形失真。
任何交流讯号都可以产生钳位作用。

负钳位器
(1)简单型

工作原理
Vi正半周时,DON,C充电至V值,Vo=0V。
Vi负半周时,DOFF,Vo=-2V。

(2)加偏压型

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)图或-V1(b)图。
Vi负半周时,二极管DOFF,RC时间常数足够大,Vo=VC+Vi(负半周)=2V。
几种二极管负钳位器电路比较

正钳位器
(1)简单型

工作原理
Vi负半周时,DON,C充电至V值(左负、右正),Vo=0V。
Vi正半周时,DOFF,Vo=VC+Vi(正半周) =2V。
(2)加偏压型

判断输出波形的简易方法
1 由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。
2 由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动,若二极管的方向为,则波形必须向上移动;若二极管的方向为,则波形必须往下移动。
3 决定参考点与方向后,再以参考点为基准,将原来的波形画于输出坐标轴上,即为我们所求。
几种二极管正钳位器电路比较

内容三 摘自:http://blog.21ic.com/user1/4218/archives/2007/41968.html 一、限幅电路
图一是二极管限幅电路,电路(a)是并联单向限同上电路,电路(b)是串联单向限幅电路;电路(C)是双向限幅电路,三种电路的工作原理相同,现以电路(C)说明:分析电路原理时认为二极管的正向电阻Rf为零反向电阻Rr为无限大,当Ui>E1时,D1导通,则Uo=E1;反之,当Ui<E2时,D2导通,则Uo=-E2;而当E2〈Ui<E1时,D1和D2截止,Uo随Ui而改变,故输出波如图(C)所示。
按式R=来选限流电阻。例如设二极管D的Rf=200欧及Rr=500千欧,可算得R≈10千欧,E1、E2可按要求限幅电平来选取,但要考虑二极管的正向压降(硅管约为0.6伏,锗管约为-0.3伏)的影响。

图一、二极管限幅电路
二、箝位电路
箝位的作用是使信号的起始电平固定在某个数值上,以图二说明:当电路输入一矩形波信号Ui。若无D时,Ui中的直流分量U被C隔开,只有交流分量传至输出端,使用输出信号失去直流分量而改变了起始电平,用了箝位二极管D后,当Ui=E时,D截止,C充电,因时间常数RC很大,所以输出Uo稍微下降了△U;当Ui突然变至零时,D导通;C经D很快放电,输出从-△U很快趋于零,因此输出信号被D箝位于零起始电平,也可以说,恢复了直流分量。

图二、二极管箝位电路
箝位电路可以把信号箝位于某一固定电平上,如图三(a)电路,当输入Ui=0期间,D截止,Uo=-Eo;而当输入Ui突变到Um瞬间,电容C相当短路,输出Uo由-Eo突变至Um,这时D截止,C经R及Eo充电,但充电速度很慢,使Uo随C充电稍有下降;当Ui从Um下降为零瞬间,Uo也负跳幅值Um,此时D导通,C放电很快,因此输出信号起始电平箝位于-Eoo同理,电路(b)的输出信号箝位于Eoo值得注意的是,箝位电路不仅使输出信号的起始电平箝位于某一电平,而且能使输出信号的顶部电平箝位于某一数值,电路元件估算公式如下:
————————————————-式一
式中:Rf、Rr为二极管正向、反向电阻。箝位电路的电容量为:
C= —————————————————————式二
式中:C′≤Tρ/3Rs+Rf
C″≥100(Tr/R)
其中Tp为输入脉冲信号持续期,Tr为间歇期,Rs为输入信号源内阻。要选用正、反电阻相差大的二极管,如要求变化速度快及反向恢复时间短,则选硅二极管如2CK型为宜,若要求箝位靠近零电平,则选锗二极管2AK型为合适。

图三、任意电平箝位电路

内容四 摘自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_5f0bed160100gyav.html

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、当二极管负极接地时,则正极端电路的电位比地低时,二极管会截至,其电位将不会受二极管的任何作用;
随着不同工作电压的数字IC的不断涌现,逻辑电平转换的必要性更加突出,电平转换方式也将随逻辑电压、数据总线的形式(例如4线SPI、32位并行数据总线等)以及数据传输速率的不同而改变。现在虽然许多逻辑芯片都能实现较高的逻辑电平至较低逻辑电平的转换(如将5V电平转换至3V电平),但极少有逻辑电路芯片能够较低的逻辑电平转换成较高的逻辑电平(如将3V逻辑转换至5V逻辑)。另外,电平转换器虽然也可以用晶体管甚至电阻——二极管的组合来实现,但因受寄生电容的影响,这些方法大大限制了数据的传输速率。

尽管宽字节的电平转换器已经商用化,但这些产品不是针对数据速率低于20Mbps的串行总线(SPITM、I2CTM、USB等)优化的,这些器件具有较大的封装尺寸、较多的引脚数和I/O方向控制引脚,因而不适合小型串行或外设接口和更高速率的总线(如以太网、LVDS、SCSI等)。
SPITM(串行外设接口)一般由单向控制线、数据输入、数据输出、时钟和片选组成,数据输入/输出还可以是MISO(主机输入、从机输出)和MOSI(主机输出、从机输入)。SPI的时钟速率可超过20Mbps,并由CMOS推挽式逻辑输出级驱动。数据传输的单向性简化了转换器的设计。由于不必考虑数据在单条信号线上的双向传输问题,因此,可以利用图1所示的简单电阻——二极管方案或晶体管方案。
双向总线电平转换需要考虑在单条信号线上实现数据的双向传输,这在具体实施时比较困难,电阻——二极管结构或单晶体管由于受其固的单向传输特性的制约而无法胜任这项工作。I2C、SMBus、Dallas半导体公司的1-wire幸免为双向传输总线,同时都是漏极开路I/O拓扑。其中I2C具有三种速率范围,分别为低于100kbps的标准模式、低于400kbps的快速模式和低于3.4Mbps的高速模式。

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