二极管（五）：钳位

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一、定义：

钳位，就是将信号强行钳制到某一电位上，抬高或降低信号的基准电位，但不改变原信号的波形。

二、原理：

二极管钳位电路利用二极管的单向导通特性，即当二极管负极电压大于正极时，二极管截止；而当正极电压大于负极并且导通之后，二极管两端电压被钳位在它的管压降上

三、电路分析：

图左边为输入波形 $V_{in}$ ，中间为钳位电路，右边为输出波形Vo。

3.1：负向钳位电路

若二极管负极接地，为负向钳位电路：

当输入 $V_{in}$ 在正半周时（ $V_{in}$ 上正下负），二极管导通，电流如红色箭头所示，电容充电至+V（左正右负），即Vout=0V；
当输入 $V_{in}$ 在负半周时（ $V_{in}$ 上负下正），二极管截止，电流如蓝色箭头所示，Vout电压等于负的（电容电压+负半周电压），即Vout= –2V；

        负向钳位电路工作过程如下：
        当输入信号在正半周时，二极管导通，电容很快被充电至和输入电压一致，电压极性为左正右负，因二极管钳位（理想状态下输出电压为 0），但实际中输出会有一个约为0.7V的管压降；
        当输入信号在
负半周时，负半周信号极性为上负下正，电容的电压极性为左正右负，所以电容电压会和输入电压叠加后（类似电池串联），加到二极管的负极，此时二极管截止，所以输出电压会等于输入电压的负半周加上电容上的电压，最后输出的波形就如图右所示。
        实际仿真电路如下所示：

3.2：正向钳位电路：

若二极管正极接地时，为正向钳位电路：

当输入 $V_{in}$ 在负半周时（ $V_{in}$ 上负下正），二极管导通，电流如红色箭头所示，电容充电至+V（左负右正），即Vout=0V；
当输入 $V_{in}$ 在正半周时（ $V_{in}$ 上正下负），二极管截止，电流如蓝色箭头所示，Vout电压等于电容电压加上正半周电压，即Vout=2V；

        正向钳位电路工作过程如下：
        当输入信号在负半周时，二极管导通，电容很快被充电至和输入电压一致，电压极性为左负右正，因二极管钳位（理想状态下输出电压为 0），但实际中输出会有一个约为0.7V的管压降；
        当输入信号在正半周时，正半周信号极性为上正下负，电容的电压极性为左负右正，所以电容电压会和输入电压叠加后（类似电池串联），加到二极管的正极，此时二极管截止，所以输出电压会等于输入电压的负半周加上电容上的电压，最后输出的波形就如图右所示。
        实际仿真电路如下所示：

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