电路基础知识讲解之二极管

4.3 电路分析细节说明

对于这一电路的具体分析细节说明如下。

（1）集成电路A1的①脚输出的负半周大幅度信号不会造成VT1过电流，因为负半周信号只会使NPN型三极管的基极电压下降，基极电流减小，所以无须加入对于负半周的限幅电路。

（2）上面介绍的是单向限幅电路，这种限幅电路只能对信号的正半周或负半周大信号部分进行限幅，对另一半周信号不限幅。另一种是双向限幅电路，它能同时对正、负半周信号进行限幅。

（3）引起信号幅度异常增大的原因是多种多样的，例如偶然的因素（如电源电压的波动）导致信号幅度在某瞬间增大许多，外界的大幅度干扰脉冲窜入电路也是引起信号某瞬间异常增大的常见原因。

（4）3只二极管VD1、VD2和VD3导通之后，集成电路A1的①脚上的直流和交流电压之和是2.1V，这一电压通过电阻R1加到VT1基极，这也是VT1最高的基极电压，这时的基极电流也是VT1最大的基极电流。

（5）由于集成电路A1的①脚和②脚外电路一样，所以其外电路中的限幅保护电路工作原理一样，分析电路时只要分析一个电路即可。

（6）根据串联电路特性可知，串联电路中的电流处处相等，这样可以知道VD1、VD2和VD3三只串联二极管导通时同时导通，否则同时截止，绝不会出现串联电路中的某只二极管导通而某几只二极管截止的现象。4.4 故障检测方法和电路故障分析对这一电路中的二极管故障检测主要采用万用表欧姆档在路测量其正向和反向电阻大小，因为这一电路中的二极管不工作在直流电路中，所以采用测量二极管两端直流电压降的方法不合适。这一电路中二极管出现故障的可能性较小，因为它们工作在小信号状态下。如果电路中有一只二极管出现开路故障时，电路就没有限幅作用，将会影响后级电路的正常工作。

5 二极管开关电路及故障处理

开关电路是一种常用的功能电路，例如家庭中的照明电路中的开关，各种民用电器中的电源开关等。在开关电路中有两大类的开关：

（1）机械式的开关，采用机械式的开关件作为开关电路中的元器件。

（2）电子开关，所谓的电子开关，不用机械式的开关件，而是采用二极管、三极管这类器件构成开关电路。

5.1 开关二极管开关特性说明

开关二极管同普通的二极管一样，也是一个PN结的结构，不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。当给开关二极管加上正向电压时，二极管处于导通状态，相当于开关的通态；

当给开关二极管加上反向电压时，二极管处于截止状态，相当于开关的断态。二极管的导通和截止状态完成开与关功能。

开关二极管就是利用这种特性，且通过制造工艺，开关特性更好，即开关速度更快，PN结的结电容更小，导通时的内阻更小，截止时的电阻很大。如表5.1所示是开关时间概念说明。

表5.1 开关时间概念说明

5.2 典型二极管开关电路工作原理

二极管构成的电子开关电路形式多种多样，如图5.1所示是一种常见的二极管开关电路。

图5.1 二极管开关电路

通过观察这一电路，可以熟悉下列几个方面的问题，以利于对电路工作原理的分析：

（1）了解这个单元电路功能是第一步。从图8-14所示电路中可以看出，电感L1和电容C1并联，这显然是一个LC并联谐振电路，是这个单元电路的基本功能，明确这一点后可以知道，电路中的其他元器件应该是围绕这个基本功能的辅助元器件，是对电路基本功能的扩展或补充等，以此思路可以方便地分析电路中的元器件作用。

（2）C2和VD1构成串联电路，然后再与C1并联，从这种电路结构可以得出一个判断结果：C2和VD1这个支路的作用是通过该支路来改变与电容C1并联后的总容量大小，这样判断的理由是：C2和VD1支路与C1上并联后总电容量改变了，与L1构成的LC并联谐振电路其振荡频率改变了。所以，这是一个改变LC并联谐振电路频率的电路。

关于二极管电子开关电路分析思路说明如下几点：

（1）电路中，C2和VD1串联，根据串联电路特性可知，C2和VD1要么同时接入电路，要么同时断开。如果只是需要C2并联在C1上，可以直接将C2并联在C1上，可是串入二极管VD1，说明VD1控制着C2的接入与断开。

（2）根据二极管的导通与截止特性可知，当需要C2接入电路时让VD1导通，当不需要C2接入电路时让VD1截止，二极管的这种工作方式称为开关方式，这样的电路称为二极管开关电路。

（3）二极管的导通与截止要有电压控制，电路中VD1正极通过电阻R1、开关S1与直流电压+V端相连，这一电压就是二极管的控制电压。

（4）电路中的开关S1用来控制工作电压+V是否接入电路。根据S1开关电路更容易确认二极管VD1工作在开关状态下，因为S1的开、关控制了二极管的导通与截止。如表5.2所示是二极管电子开关电路工作原理说明。

表5.2二极管电子开关电路工作原理说明

在上述两种状态下，由于LC并联谐振电路中的电容不同，一种情况只有C1，另一种情况是C1与C2并联，在电容量不同的情况下LC并联谐振电路的谐振频率不同。所以，VD1在电路中的真正作用是控制LC并联谐振电路的谐振频率。

关于二极管电子开关电路分析细节说明下列二点：

（1）当电路中有开关件时，电路的分析就以该开关接通和断开两种情况为例，分别进行电路工作状态的分析。所以，电路中出现开关件时能为电路分析提供思路。

（2）LC并联谐振电路中的信号通过C2加到VD1正极上，但是由于谐振电路中的信号幅度比较小，所以加到VD1正极上的正半周信号幅度很小，不会使VD1导通。

5.3 故障检测方法和电路故障分析

如图5.2所示是检测电路中开关二极管时接线示意图，在开关接通时测量二极管VD1两端直流电压降，应该为0.6V，如果远小于这个电压值说明VD1短路，如果远大小于这个电压值说明VD1开路。另外，如果没有明显发现VD1出现短路或开路故障时，可以用万用表欧姆档测量它的正向电阻，要很小，否则正向电阻大也不好。

图5.2检测电路中开关二极管时接线示意图

如果这一电路中开关二极管开路或短路，都不能进行振荡频率的调整。开关二极管开路时，电容C2不能接入电路，此时振荡频率升高；开关二极管短路时，电容C2始终接入电路，此时振荡频率降低。

5.4 同类电路工作原理分析

6 二极管检波电路及故障处理

如图6.1所示是二极管检波电路。电路中的VD1是检波二极管，C1是高频滤波电容，R1是检波电路的负载电阻，C2是耦合电容。

图6.1 二极管检波电路

6.1 电路分析准备知识

众所周知，收音机有调幅收音机和调频收音机两种，调幅信号就是调幅收音机中处理和放大的信号。见图中的调幅信号波形示意图，对这一信号波形主要说明下列几点：

（1）从调幅收音机天线下来的就是调幅信号。

（2）信号的中间部分是频率很高的载波信号，它的上下端是调幅信号的包络，其包络就是所需要的音频信号。

（3）上包络信号和下包络信号对称，但是信号相位相反，收音机最终只要其中的上包络信号，下包络信号不用，中间的高频载波信号也不需要。6.2 电路中各元器件作用说明

如表6.1所示是元器件作用解说。

6.3 检波电路工作原理分析

检波电路主要由检波二极管VD1构成。

在检波电路中，调幅信号加到检波二极管的正极，这时的检波二极管工作原理与整流电路中的整流二极管工作原理基本一样，利用信号的幅度使检波二极管导通，如图6.2所示是调幅波形展开后的示意图。

图6.2调幅波形时间轴展开示意图

从展开后的调幅信号波形中可以看出，它是一个交流信号，只是信号的幅度在变化。这一信号加到检波二极管正极，正半周信号使二极管导通，负半周信号使二极管截止，这样相当于整流电路工作一样，在检波二极管负载电阻R1上得到正半周信号的包络，即信号的虚线部分，见图中检波电路输出信号波形（不加高频滤波电容时的输出信号波形）。

检波电路输出信号由音频信号、直流成分和高频载波信号三种信号成分组成，详细的电路分析需要根据三种信号情况进行展开。这三种信号中，最重要的是音频信号处理电路的分析和工作原理的理解。

（1）所需要的音频信号，它是输出信号的包络，如图6.3所示，这一音频信号通过检波电路输出端电容C2耦合，送到后级电路中进一步处理。