一文知道二极管钳位的作用原理

对于二极管的单向导通特性，我们最熟悉的应用就要属二极管整流了，还有一种钳位电路，也是利用它的这一特性。所谓的钳位，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，这就是钳位了，如上图中所示。

钳位的作用原理

二极管钳位是利用了二极管的单向导电性，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，二极管两端电压被限制在它的管压降上，硅管约为0.7V，这就说二极管两端电压被钳位在0.7V上。如果二极管负极接5V，那么正极电压就是5V+0.7V。如果二极管正极接5V，那么负极电压就是0.7V。

上图是一个简单的钳位电路，图左边为输入波形Vi，中间为钳位电路，右边为输出波形Vo。其工作过程如下：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，使输出无电压，这是理想状态下，实际中输出会有一个二极管的管压降0.7V。而当负半周到来后，负半周信号极性为上负下正，电容上的电压极性为左正右负，所以电容电压会和输入叠加加到二极管的负极，就像两节电池串联一样，此时二极管截止，电容上的电压会通过电阻R来放电，一般R取值较大，电容电压下降缓慢，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。上面只是理想状态下，实际输出的波形不会这么平滑，而且需要整体上移0.7V。

上图中的两个二极管也是起钳位作用，当输入信号大于5V时，二极管D2导通，将输入电压钳位在5V+0.7V上。而当输入信号小于-5V时，二极管D1导通，将输入电压钳位在-5V-0.7V上，也就是-5.7V。这样将输入信号钳制在一定范围，达到保护电路的目的。

另外还有一个我们熟悉的瞬态抑制二极管（TVS），就是一种双向钳位二极管，当有一个较大浪涌电压加在两端时，TVS会迅速导通，将电压强行钳位在一定值上，从而保护后级电路的安全。