参考：
怎样理解二极管的钳位电路和稳压电路？
钳位二极管的工作原理讲解
超详细的二极管钳位电路介绍
详解二极管限幅电路和钳位电路

1. 什么是钳位

钳位的意思就是把位置卡住，在电路中就是限制电压。

钳位二极管的英文名：Clamp diode。就是把输入电压变成峰值钳制在某一预定的电平上的输出电压，而不改变信号。工作原理同样是二极管的单向导电性。

2. 二极管钳位电路工作原理

2.1 二极管的正向特性和反向特性

首先观察二极管的伏安特性曲线。

在第一象限的正向特性中，当正向电压从零开始上升，在0.4V之前，二极管的正向电流很小。但从0.7V开始，电流迅速增加。

在第二象限的反向特性中，反向电压一直加到-40V时，反向电流也即反向漏电流近乎为零。

这说明二极管的正向特性是，等效电阻很小，二极管的反向特性是，反向电阻很大。

2.2 二极管钳位电路工作原理

首先来看一个问题。

图1中，二极管为正向接法，它的管压降是0.7V。因此，电阻R上的电压为6 - 0.7 = 5.3V，流过电阻的电流为5.3 / 5.1 = 1.04mA。

图2中，两只二极管的正极都接到了12V，因此两只二极管都属于正向接法。因此，二极管D1的正极应当是6 + 0.7 = 6.7V，二极管D2的正极应当是2 + 0.7 = 2.7V。那么电路输出端的电压到底是6.7V还是2.7V呢？

不妨先假设一下，假设Usc = 6.7V ，于是二极管D2将处于正向接法。又因为二极管D2的压降是0.7V，因此二极管D2的正极将会被强制性地拉到2.7V。如此一来，二极管D1将处于反偏状态，即D1的负极电压比正极电压高。

即在D2导通后，D1 的正极变成了2.7V，同事D1的负极是6V，因此D1被反向偏置而截至。

也就是说，输出电压Usc被强制性地钳位在2.7V。

即，哪个电压低，电路的输出电压就是低电压再加上0.7V。

3. 常见二极管钳位电路

3.1 正钳位电路

3.1.1 简单型正钳位电路

输入Vin在正半周时（Vin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，所以Vout=2V；

输入Vin在负半周时（Vin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），Vout=0V；

3.1.2 偏压型正钳位电路

偏压型钳位电路，通过在电路中加入偏置电压来提高或者降低钳位值。

Figure a为正向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向一致时，波形向上，即钳位值会提高V1。

Figure b为反向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相反时，波形向下，即钳位值会降低V1。

3.2 负钳位电路

3.2.1 简单型负钳位电路

输入Vin在正半周时（Vin上正下负），二极管导通，电流如红色箭头所示，电容两端压差充电至+V（左正右负），Vout=0V；

输入Vin在负半周时（Vin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；

3.2.2 偏压型负钳位电路

偏压型负钳位同偏压型正钳位类似，在电路中加入偏置电压来提高或者降低钳位值。

Figure C为反向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相反时，波形向上，即钳位值会提高V1。

Figure D为正向偏压型，所加的偏压与二极管导通方向相同时，波形向下，即钳位值会降低V1。

3.3 正钳位电路与负钳位电路总结

3.3.1 几种负钳位电路比较

3.3.2 几种正钳位电路比较

3.4 双向钳位电路

钳位二极管D1的负极上拉的GPIO的参考电源VDD，钳位二极管D2的正极接GND。

当输出电压大于VDD；D1导通，D2截止，Pin的电压为VDD(忽略二级管的导通压降)；

当输入电压小于GND；D1截止，D2导通，Pin的电压为GND(忽略二级管的导通压降)；

因此能够把输入电压的范围控制在[GND,VDD]之间，保护Pin不受损坏。那如何判定GPIO是否损坏呢？方法如下：

首先，把万用表调到二极管档位，红表笔接主板的GND，黑表笔接测试GPIO管脚，此时是测量二极管D2是否损坏，测试值是二极管的导通值，一般范围0.4-0.6V，超出此范围为二极管击穿。

其次，红表笔接测试GPIO管脚，黑表笔接GND，此时是测量二极管D1是否损坏。

4. 常见二极管限幅电路

4.1 正限幅电路

正半周时且Vin的电压大于等于0.7V时，二极管导通，Vout会被钳位在0.7V；

在负半周和Vin电压小于0.7V时，二极管是截止状态，所以Vout=Vin，即Vout波形跟随Vin波形。

4.2 负限幅电路

在正半周时，二极管截止，Vout=Vin，即波形跟随；

在负半周Vin电压小于等于-0.7V时，二极管会导通，Vout电压会被钳位在-0.7V。

4.3 双向限幅电路

双向限幅是结合了上面两个电路，用了两个二极管。

正半周，通过D1将超出的部分钳位在0.7V；

负半周通过D2将超出的部分钳位在-0.7V。

4.4 正偏压限幅电路

为了产生不同的限幅电压，有时候会在电路中加入偏置电压Vbias。

当Vin的电压大于等于Vbias+0.7V时，二极管导通，Vout被钳位。

4.5 负偏压限幅电路

负偏压是一样的道理，Vin电压小于等于-0.7-Vbias时，二极管导通，Vout被钳位。

4.6 双向偏压限幅电路

双向偏压限幅是两个二极管加两个偏置电压。

正半周大于等于4.7V时，D1导通，超出部分被钳位在4.7V；

负半周小于等于-6.7V时，D2导通，超出部分被钳位在-6.7V。

详细讲解二极管的钳位电路和限幅电路相关推荐

二极管限幅电路和钳位电路-全网最详细讲解
二极管最重要的特性是单向导电性,利用这一特性可以设计很多好玩实用的电路,本文主要讲述限幅电路和钳位电路. ▉ 正限幅电路正半周时且Vin的电压大于等于0.7V时,二极管导通,Vout会被钳位在0.7 ...
心电图机原理及电路超详细讲解
心电图机原理及电路超详细讲解心电图主要器件导联单极导联和双极导联威尔逊中心端加压导联胸导联心电图机的结构电路框图介绍输入部分过压保护电路高频滤波电路低压保护及缓冲放大器屏蔽 ...
适合新手练手，用Python爬取OPGG里英雄联盟英雄胜率及选取率，详细讲解加注释（建议收藏练手）
今天来个简单的小项目,适合新手拿来练手,在OPGG上爬取英雄联盟里的法师,ADC,打野,辅助所有英雄的胜率及选取率,是不是感觉很高大上,但是却很简单,只要用三十多行代码就能实现,详细讲解每一行代码加注 ...
Python的零基础超详细讲解（第十三天）-Python的类与对象
基础篇往期文章如下: Python的零基础超详细讲解(第一天)-Python简介以及下载 Python的零基础超详细讲解(第二天)-Python的基础语法1 Python的零基础超详细讲解(第三天)- ...
Python的零基础超详细讲解(第十二天）-Python函数及使用
基础篇往期文章: Python的零基础超详细讲解(第一天)-Python简介以及下载_编程简单学的博客-CSDN博客 Python的零基础超详细讲解(第二天)-Python的基础语法1_编程简单学的博 ...
Python的零基础超详细讲解（第七天）-Python的数据的应用
往期文章 Python的零基础超详细讲解(第一天)-Python简介以及下载_编程简单学的博客-CSDN博客 Python的零基础超详细讲解(第二天)-Python的基础语法1_编程简单学的博客-CS ...
Python的零基础超详细讲解（第五天）-Python的运算符
往期文章 Python的零基础超详细讲解(第一天)-Python简介以及下载_编程简单学的博客-CSDN博客 Python的零基础超详细讲解(第二天)-Python的基础语法1_编程简单学的博客-CS ...
java异常详细讲解_Java异常处理机制的详细讲解和使用技巧
一起学习 1. 异常机制 1.1 异常机制是指当程序出现错误后,程序如何处理.具体来说,异常机制提供了程序退出的安全通道.当出现错误后,程序执行的流程发生改变,程序的控制权转移到异常处理器. 1.2 ...
未来网络发展的趋势——IPv6详细讲解与基本配置
实验目的: 1. 掌握IPv6的基本工作原理: 2. 区别IPv6和IPv4有什么区别: 3. 掌握IPv6的一些新的特征: 4. 掌握IPv6的发展进程和部署情况: 实验拓扑: 实验步骤: 一. ...

详细讲解二极管的钳位电路和限幅电路