二极管钳位电路图详解 二极管的定义和应用电路

2023-08-29 17:19:23 来源:旺哥学电子

作为一个电子行业的新手工程师,二极管这个元器件是非常基础且重要的。它具有多种用途,并且在许多电路中都被广泛应用。其中,二极管钳位电路应用是非常常用的一个。通过二极管钳位电路,我们可以将一个输入信号的电压钳位在某个特定的值,并且可以将这个值转换为相应的电流输出。这种电路可以被应用于许多不同的领域,例如数字逻辑电路、电源管理、信号处理等等。总的来说,二极管钳位电路的应用是非常广泛且重要的,对于电子工程师来说是必须要掌握的基本技能之一。

二极管定义:


(相关资料图)

二极管通常由一个PN结构成,它具有单项导电的特性。这意味着在二极管中,电流只能从一个特定方向流过。当二极管应用于电路中时,电流只能从阳极流向阴极。不同种类的二极管具有不同的压降值。对于硅材料二极管,压降约为0.7伏特,对于材料锗二极管,压降约为0.3伏特,而对于肖特基二极管,压降约为0.2伏特。

LED,或称发光二极管,是一种特殊的二极管。它们具有不同的电压降值,这取决于其制造材料和设计。与普通二极管不同,LED不仅可以导电,还可以发光。这是因为当电流通过LED时,电子与空穴结合,释放出能量,导致LED发出光线。

现在,我们来重点学习最有代表性的硅管。硅是一种广泛使用的半导体材料,因其稳定的物理和化学性质而在电子行业中受到高度重视。硅管的制造工艺成熟,成本低廉,因此被广泛应用于各种电子设备中。

二极管的经典钳位电路

上图这个电路就是我们平时最常用的二极管钳位电路,用来将输入口的电压钳位在VCC+0.7与GND-0.7之间。具体的工作原理如下分析:

1.当输入口的电压小于等于GND-0.7时,二极管D1不导通,二极管D2导通,此时输出口的电压就会被钳位在GND-0.7,无论输入再小,输出也不会变。

2.当输入口电压大于GND-0.7还有小于VCC+0.7这个区间时,二极管D1不导通,二极管D2也不导通,此时输出口的电压就是输入口的电压。

3.当输出入口的电压大于等于VCC+0.7时,二极管D1导通,二极管D2不导通,此时无论输入口的电压怎样变化,输出口的电压始终是VCC+0.7以保护后级电路。

通过上述3步分析,我们可以得出无论输入电压是多少,它的输出口电压始终GND-0.7到VCC+0.7之间,因此就很好的保护了后级电路,以免损坏更多电子元器件

下面介绍几个二极管钳位电路最常用的电路场景:

很常见的如上图的电路,用外部向芯片内部输入模拟量信号,我们为了防止外部的输入信号电压高低不稳定冲击IO引脚内部电路,因此便引入了二极管钳位保护电路

上图是又一个经典的二极管钳位应用电路,用来做电平转换,当输入电平为5V电压时,由于Vout端和前级电路不是一个系统,因此必须做电平转换以免5V损坏后级元器件,由于应用了二极管经典钳位电路,成功将5V钳位到3.3V,不需要花其他代价。

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