所谓钳位就是利用半导体二极管的单相导电与饱和压降(锗材料0.25V、硅材料0.65V),按照输入信号的极性,反向并联在单元电路的输入端,把信号波形或幅值的某一部分固定在选定的电平上。如下图(c)所示。
当二极管正极接电路的GND时,负极端的电路中的电平比地高时,二极管会截止,其输入电位不会受到的钳位;反过来,如果二极管负极接地,如果输入电平高时,则二极管会将其高的部分拉到二极管的正向饱和压降0.65V。
钳位电路在集成运放电路、电子产品要求有信号的幅值电路中经常这样。
例如上图中的电视机接收电视信号,在机内被低频调制后,使信号电平改变,用钳位电路则可以把波形图顶部钳位到一个固定电平上;见上图中的(a)和图(b)所示。现举一个将波顶钳位零电平的例子。
钳位电路如图(c)所示,输入和输出波形分别如图(d)和图(e)所示。
钳位电路的机理是利用电容器的储能,使信号的电平移动。当然,电路的参数配置应该符合要求。假设Rdf和Rdr分别为二极管的正向电阻和反向电阻。
(1)对C充电的要求;当to时,D导通,C充电。时间常数CRdf应小于1/3脉冲宽度,T1(Rdf<R)。
(2)对C放电的要求;脉冲休止期间D截止,C将经过R放电(R<Rdr),其放电时间常数应明显地大于脉冲休止时间T2。
在满足上述条件后,C上的电压Uc如图(d)虚线所示,相应的输出波形Uo如图(e)所示。这样就把输入脉冲的顶部钳位到零电平上了。
如果想改变钳位电平,可以在电路中接入直流电势。如果想将脉冲的底部钳位,则可以将二极管反着接即可。
对于门电路的钳位,可以用需要钳位电压的高低,选择稳压二极管进行钳位,其工作原理与上述一样。