限幅器(英語:Clipper)是一種設計用於防止電路輸出超過預定電壓,而不會使所施加波形的剩餘部分失真的電子裝置。 限幅器由線性元件(如電阻器)和非線性元件(如二極體電晶體)組成,但它不包含電容等儲能元件。限幅器的目的是限制訊號的極大值,即訊號波形的一部分位於某個參考電壓電平之上或之下。因此,限幅器可以去除訊號中太大的正電壓或負電壓,也可以同時去除兩者。通常情況下,訊號的波形會發生變化。在中文教材上一般稱為限幅電路[1]或削峰電路[2]

順向限幅電路

限幅器一般作用在二端口網絡中,左端為輸入,右端為輸出。分析時一般考慮理想二極體。如果二極體的P極更靠近訊號的正極,當正極電壓較小時,二極體逆向截止,uo=ui;當正極電壓較大時,會導致二極體順向導通,P極電壓將很接近N極電壓,從而限制住順向電壓的大小,實現順向限幅。

 
順向限幅電路01,綠色為輸入訊號ui,藍色為限制電壓UB,橙色為輸出訊號uo.當ui>UB時二極體導通,導致uo上方被削平.
 
順向限幅電路02,綠色為輸入訊號ui,藍色為限制電壓UB,橙色為輸出訊號uo.當ui>UB時二極體導通,導致uo上方被削平。註:如果uo短路,則二極體可能會被燒毀,所以此電路很少用.

逆向限幅電路

作用在二端口網絡中,左端為輸入,右端為輸出。分析時一般考慮理想二極體。如果二極體的N極更靠近訊號的正極,當正極電壓較大時,二極體逆向截止,uo=ui,當正極電壓足夠小時,會導致二極體順向導通,P極電壓將很接近N極電壓,從而限制住逆向電壓的大小,實現逆向限幅。

 
逆向限幅電路01,綠色為輸入訊號ui,藍色為限制電壓UB,橙色為輸出訊號uo.當ui<UB時二極體導通,導致輸出訊號下方被削平。
 
逆向限幅電路02,綠色為輸入訊號ui,藍色為限制電壓UB,橙色為輸出訊號uo.當ui<UB時二極體導通,導致輸出訊號下方被削平。註:如果uo短路,則二極體可能會被燒毀,所以此電路很少用.

雙向限幅電路

綜合上面兩種情況,電路能夠實現雙向限幅。需要注意電池正負極和二極體的方向。

 
雙向限幅電路.綠色為輸入訊號ui,藍色為限制電壓UB1、UB2,橙色為輸出訊號uo.當ui>UB1時,D1導通,導致uo上方被削平.ui<UB2時,D2導通,導致uo下方被削平.

參考資料

  1. ^ 电工电子技术 1. 清華大學出版社. 2010. ISBN 9787302200611. 
  2. ^ 电路与电子技术 2. 機械工業出版社. 2018. ISBN 9787111578789.