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:

 

 

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