電路基礎知識講解之二極體

對於這一電路的具體分析細節說明如下。

（1）集成電路A1的①腳輸出的負半周大幅度信號不會造成VT1過電流，因為負半周信號只會使NPN型三極體的基極電壓下降，基極電流減小，所以無須加入對於負半周的限幅電路。

（2）上面介紹的是單向限幅電路，這種限幅電路只能對信號的正半周或負半周大信號部分進行限幅，對另一半周信號不限幅。另一種是雙向限幅電路，它能同時對正、負半周信號進行限幅。

（3）引起信號幅度異常增大的原因是多種多樣的，例如偶然的因素（如電源電壓的波動）導致信號幅度在某瞬間增大許多，外界的大幅度幹擾脈衝竄入電路也是引起信號某瞬間異常增大的常見原因。

（4）3隻二極體VD1、VD2和VD3導通之後，集成電路A1的①腳上的直流和交流電壓之和是2.1V，這一電壓通過電阻R1加到VT1基極，這也是VT1最高的基極電壓，這時的基極電流也是VT1最大的基極電流。

（5）由於集成電路A1的①腳和②腳外電路一樣，所以其外電路中的限幅保護電路工作原理一樣，分析電路時只要分析一個電路即可。

（6）根據串聯電路特性可知，串聯電路中的電流處處相等，這樣可以知道VD1、VD2和VD3三隻串聯二極體導通時同時導通，否則同時截止，絕不會出現串聯電路中的某隻二極體導通而某幾隻二極體截止的現象。4.4 故障檢測方法和電路故障分析對這一電路中的二極體故障檢測主要採用萬用表歐姆檔在路測量其正向和反向電阻大小，因為這一電路中的二極體不工作在直流電路中，所以採用測量二極體兩端直流電壓降的方法不合適。這一電路中二極體出現故障的可能性較小，因為它們工作在小信號狀態下。如果電路中有一隻二極體出現開路故障時，電路就沒有限幅作用，將會影響後級電路的正常工作。

5 二極體開關電路及故障處理

開關電路是一種常用的功能電路，例如家庭中的照明電路中的開關，各種民用電器中的電源開關等。在開關電路中有兩大類的開關：

（1）機械式的開關，採用機械式的開關件作為開關電路中的元器件。

（2）電子開關，所謂的電子開關，不用機械式的開關件，而是採用二極體、三極體這類器件構成開關電路。

5.1 開關二極體開關特性說明

開關二極體同普通的二極體一樣，也是一個PN結的結構，不同之處是要求這種二極體的開關特性要好。當給開關二極體加上正向電壓時，二極體處於導通狀態，相當於開關的通態；

當給開關二極體加上反向電壓時，二極體處於截止狀態，相當於開關的斷態。二極體的導通和截止狀態完成開與關功能。

開關二極體就是利用這種特性，且通過製造工藝，開關特性更好，即開關速度更快，PN結的結電容更小，導通時的內阻更小，截止時的電阻很大。如表5.1所示是開關時間概念說明。

表5.1 開關時間概念說明

5.2 典型二極體開關電路工作原理

二極體構成的電子開關電路形式多種多樣，如圖5.1所示是一種常見的二極體開關電路。

圖5.1 二極體開關電路

通過觀察這一電路，可以熟悉下列幾個方面的問題，以利於對電路工作原理的分析：

（1）了解這個單元電路功能是第一步。從圖8-14所示電路中可以看出，電感L1和電容C1並聯，這顯然是一個LC並聯諧振電路，是這個單元電路的基本功能，明確這一點後可以知道，電路中的其他元器件應該是圍繞這個基本功能的輔助元器件，是對電路基本功能的擴展或補充等，以此思路可以方便地分析電路中的元器件作用。

（2）C2和VD1構成串聯電路，然後再與C1並聯，從這種電路結構可以得出一個判斷結果：C2和VD1這個支路的作用是通過該支路來改變與電容C1並聯後的總容量大小，這樣判斷的理由是：C2和VD1支路與C1上並聯後總電容量改變了，與L1構成的LC並聯諧振電路其振蕩頻率改變了。所以，這是一個改變LC並聯諧振電路頻率的電路。

關於二極體電子開關電路分析思路說明如下幾點：

（1）電路中，C2和VD1串聯，根據串聯電路特性可知，C2和VD1要麼同時接入電路，要麼同時斷開。如果只是需要C2並聯在C1上，可以直接將C2並聯在C1上，可是串入二極體VD1，說明VD1控制著C2的接入與斷開。

（2）根據二極體的導通與截止特性可知，當需要C2接入電路時讓VD1導通，當不需要C2接入電路時讓VD1截止，二極體的這種工作方式稱為開關方式，這樣的電路稱為二極體開關電路。

（3）二極體的導通與截止要有電壓控制，電路中VD1正極通過電阻R1、開關S1與直流電壓+V端相連，這一電壓就是二極體的控制電壓。

（4）電路中的開關S1用來控制工作電壓+V是否接入電路。根據S1開關電路更容易確認二極體VD1工作在開關狀態下，因為S1的開、關控制了二極體的導通與截止。如表5.2所示是二極體電子開關電路工作原理說明。

表5.2二極體電子開關電路工作原理說明

在上述兩種狀態下，由於LC並聯諧振電路中的電容不同，一種情況只有C1，另一種情況是C1與C2並聯，在電容量不同的情況下LC並聯諧振電路的諧振頻率不同。所以，VD1在電路中的真正作用是控制LC並聯諧振電路的諧振頻率。

關於二極體電子開關電路分析細節說明下列二點：

（1）當電路中有開關件時，電路的分析就以該開關接通和斷開兩種情況為例，分別進行電路工作狀態的分析。所以，電路中出現開關件時能為電路分析提供思路。

（2）LC並聯諧振電路中的信號通過C2加到VD1正極上，但是由於諧振電路中的信號幅度比較小，所以加到VD1正極上的正半周信號幅度很小，不會使VD1導通。

5.3 故障檢測方法和電路故障分析

如圖5.2所示是檢測電路中開關二極體時接線示意圖，在開關接通時測量二極體VD1兩端直流電壓降，應該為0.6V，如果遠小於這個電壓值說明VD1短路，如果遠大小於這個電壓值說明VD1開路。另外，如果沒有明顯發現VD1出現短路或開路故障時，可以用萬用表歐姆檔測量它的正向電阻，要很小，否則正向電阻大也不好。

圖5.2檢測電路中開關二極體時接線示意圖

如果這一電路中開關二極體開路或短路，都不能進行振蕩頻率的調整。開關二極體開路時，電容C2不能接入電路，此時振蕩頻率升高；開關二極體短路時，電容C2始終接入電路，此時振蕩頻率降低。

5.4 同類電路工作原理分析

6 二極體檢波電路及故障處理

如圖6.1所示是二極體檢波電路。電路中的VD1是檢波二極體，C1是高頻濾波電容，R1是檢波電路的負載電阻，C2是耦合電容。

圖6.1 二極體檢波電路

6.1 電路分析準備知識

眾所周知，收音機有調幅收音機和調頻收音機兩種，調幅信號就是調幅收音機中處理和放大的信號。見圖中的調幅信號波形示意圖，對這一信號波形主要說明下列幾點：

（1）從調幅收音機天線下來的就是調幅信號。

（2）信號的中間部分是頻率很高的載波信號，它的上下端是調幅信號的包絡，其包絡就是所需要的音頻信號。

（3）上包絡信號和下包絡信號對稱，但是信號相位相反，收音機最終只要其中的上包絡信號，下包絡信號不用，中間的高頻載波信號也不需要。6.2 電路中各元器件作用說明

如表6.1所示是元器件作用解說。

6.3 檢波電路工作原理分析

檢波電路主要由檢波二極體VD1構成。

在檢波電路中，調幅信號加到檢波二極體的正極，這時的檢波二極體工作原理與整流電路中的整流二極體工作原理基本一樣，利用信號的幅度使檢波二極體導通，如圖6.2所示是調幅波形展開後的示意圖。

圖6.2調幅波形時間軸展開示意圖

從展開後的調幅信號波形中可以看出，它是一個交流信號，只是信號的幅度在變化。這一信號加到檢波二極體正極，正半周信號使二極體導通，負半周信號使二極體截止，這樣相當於整流電路工作一樣，在檢波二極體負載電阻R1上得到正半周信號的包絡，即信號的虛線部分，見圖中檢波電路輸出信號波形（不加高頻濾波電容時的輸出信號波形）。

檢波電路輸出信號由音頻信號、直流成分和高頻載波信號三種信號成分組成，詳細的電路分析需要根據三種信號情況進行展開。這三種信號中，最重要的是音頻信號處理電路的分析和工作原理的理解。

（1）所需要的音頻信號，它是輸出信號的包絡，如圖6.3所示，這一音頻信號通過檢波電路輸出端電容C2耦合，送到後級電路中進一步處理。