二极管钳位电路的应用

作为一个电子行业的新手工程师，二极管这个元器件是非常基础且重要的。它具有多种用途，并且在许多电路中都被广泛应用。其中，二极管钳位电路应用是非常常用的一个。

通过二极管钳位电路，我们可以将一个输入信号的电压钳位在某个特定的值，并且可以将这个值转换为相应的电流输出。

这种电路可以被应用于许多不同的领域，例如数字逻辑电路、电源管理、信号处理等等。

总的来说，二极管钳位电路的应用是非常广泛且重要的，对于电子工程师来说是必须要掌握的基本技能之一。

二极管定义：

二极管通常由一个PN结构成，它具有单项导电的特性。这意味着在二极管中，电流只能从一个特定方向流过。

当二极管应用于电路中时，电流只能从阳极流向阴极。不同种类的二极管具有不同的压降值。

对于硅材料二极管，压降约为0.7伏特，对于材料锗二极管，压降约为0.3伏特，而对于肖特基二极管，压降约为0.2伏特。

LED，或称发光二极管，是一种特殊的二极管。它们具有不同的电压降值，这取决于其制造材料和设计。与普通二极管不同，LED不仅可以导电，还可以发光。这是因为当电流通过LED时，电子与空穴结合，释放出能量，导致LED发出光线。

现在，我们来重点学习最有代表性的硅管。硅是一种广泛使用的半导体材料，因其稳定的物理和化学性质而在电子行业中受到高度重视。硅管的制造工艺成熟，成本低廉，因此被广泛应用于各种电子设备中。

二极管的经典钳位电路

上图这个电路就是我们平时最常用的二极管钳位电路，用来将输入口的电压钳位在VCC+0.7与GND-0.7之间。具体的工作原理如下分析：

1.当输入口的电压小于等于GND-0.7时，二极管D1不导通，二极管D2导通，此时输出口的电压就会被钳位在GND-0.7，无论输入再小，输出也不会变。

2.当输入口电压大于GND-0.7还有小于VCC+0.7这个区间时，二极管D1不导通，二极管D2也不导通，此时输出口的电压就是输入口的电压。

3.当输出入口的电压大于等于VCC+0.7时，二极管D1导通，二极管D2不导通，此时无论输入口的电压怎样变化，输出口的电压始终是VCC+0.7以保护后级电路。

通过上述3步分析，我们可以得出无论输入电压是多少，它的输出口电压始终GND-0.7到VCC+0.7之间，因此就很好的保护了后级电路，以免损坏更多电子元器件。

下面介绍几个二极管钳位电路最常用的电路场景：

很常见的如上图的电路，用外部向芯片内部输入模拟量信号，我们为了防止外部的输入信号电压高低不稳定冲击IO引脚内部电路，因此便引入了二极管钳位保护电路。

上图是又一个经典的二极管钳位应用电路，用来做电平转换，当输入电平为5V电压时，由于Vout端和前级电路不是一个系统，因此必须做电平转换以免5V损坏后级元器件，由于应用了二极管经典钳位电路，成功将5V钳位到3.3V，不需要花其他代价。