限制器和电压倍增器
除了波形整形电路（如限幅器和箝位器）外，二极管还用于构建其他电路，如限制器和电压倍增器，我们将在本章中讨论这些电路。二极管还有另一个重要的应用，称为整流器，稍后将讨论。
限制器
在介绍这些限幅器和箝位器时，我们经常遇到的另一个名称是限制器电路。限制器电路可以理解为限制输出电压不超过预定值的电路。
这或多或少是一个不允许信号超过指定值的限幅器电路。实际上，限幅可以称为极限限制。因此，限制可以理解为平滑削波。
下图显示了限制器电路的一些示例 −
可以从限制器电路的传输特性曲线中了解其性能。此类曲线的一个示例如下。
图中指定了下限和上限，指示限制器的特性。这种图的输出电压可以理解为
$$V_{0}= L_{-},KV_{i},L_{+}$$
其中
$$L_{-}=V_{i}\leq \frac{L_{-}}{k}$$
$$KV_{i}=\frac{L_{-}}{k>< V_{i><\frac{L_{+}}{k}$$
$$L_{+}=V_{i}\geq \frac{L_{+}}{K}$$
限制器的类型
限制器有几种类型，例如
单极限制器 −该电路以一种方式限制信号。
双极限制器 − 该电路以两种方式限制信号。
软限制器 − 即使输入有轻微变化，该电路的输出也可能会发生变化。
硬限制器 − 输出不会随着输入信号的变化而轻易改变。
单限制器 − 该电路使用一个二极管进行限制。
双限制器 − 该电路使用两个二极管进行限制。
电压倍增器
有些应用中需要将电压倍增。这可以借助使用二极管和电容器的简单电路轻松完成。如果电压加倍，这种电路称为电压倍增器。可以将其扩展为电压三倍增器或电压四倍增器等，以获得高直流电压。
为了更好地理解，让我们考虑一个将电压乘以 2 的电路。该电路可以称为电压倍增器。下图显示了电压倍增器的电路。
施加的输入电压将是正弦波形式的交流信号，如下图所示。
工作原理
可以通过分析输入信号的每个半周期来理解电压倍增器电路。每个周期都会使二极管和电容器以不同的方式工作。让我们试着理解这一点。
在第一个正半周期 − 当施加输入信号时，电容器 $C_{1}$ 充电，二极管 $D_{1}$ 正向偏置。而二极管 $D_{2}$ 反向偏置，电容器 $C_{2}$ 不获得任何电荷。这使得输出 $V_{0}$ 为 $V_{m}$
这可以从下图中理解。
因此，在 0 到 $\pi$ 期间，产生的输出电压将为 $V_{max}$。电容器 $C_{1}$ 通过正向偏置二极管 $D_{1}$ 充电以提供输出，而 $C_{2}$ 不充电。该电压出现在输出端。
在负半周期期间 − 之后，当负半周期到来时，二极管 $D_{1}$ 反向偏置，二极管 $D_{2}$ 正向偏置。二极管 $D_{2}$ 通过电容器 $C_{2}$ 获得电荷，而电容器在此过程中获得充电。然后电流流过电容器 $C_{1}$ 放电。可以从下图中理解。
因此，在 $\pi$ 到 $2\pi$ 期间，电容器 $C_{2}$ 两端的电压将为 $V_{max}$。而充满电的电容器 $C_{1}$ 则趋于放电。现在两个电容器的电压一起出现在输出端，为 $2V_{max}$。因此，此周期内的输出电压 $V_{0}$ 为 $2V_{max}$
在下一个正半周期 − 电容器 $C_{1}$ 从电源充电，二极管 $D_{1}$ 正向偏置。电容器 $C_{2}$ 保持电荷，因为它找不到放电的方法，二极管 $D_{2}$ 反向偏置。现在，此周期的输出电压 $V_{0}$ 获得来自两个电容器的电压，这些电压一起出现在输出端，即 $2V_{max}$。
在下一个负半周期 − 下一个负半周期使电容器 $C_{1}$ 再次从满电量放电，二极管 $D_{1}$ 反向偏置，而 $D_{2}$ 正向偏置，电容器 $C_{2}$ 进一步充电以维持其电压。现在，此周期的输出电压 $V_{0}$ 获得来自两个电容器的电压，这些电压一起出现在输出端，即 $2V_{max}$。
因此，输出电压 $V_{0}$ 在整个操作过程中保持为 $2V_{max}$，这使电路成为电压倍增器。
电压倍增器主要用于需要高直流电压的地方。例如，阴极射线管和计算机显示器。
分压器
虽然二极管用于倍增电压，但一组串联电阻可以组成一个小网络来分压。这样的网络称为分压器网络。
分压器是一种将较大电压转换为较小电压的电路。这是使用串联电阻实现的。输出将是输入的一小部分。输出电压取决于它驱动的负载的电阻。
让我们试着了解分压器电路的工作原理。下图是一个简单的分压器网络示例。
如果我们尝试绘制输出电压的表达式，
$$V_{i}=i\left ( R_{1}+R_{2} ight )$$
$$i=\frac{V-{i}}{\left ( R_{1}+R_{2} ight )}$$
$$V_{0}=i \:R_{2} ightarrow \:i\:=\frac{V_{0}}{R_{2}}$$
比较两者，
$$\frac{V_{0}}{R_{2}}=\frac{V_{i}}{\left ( R_1 + R_{2} ight )}$$
$$V_{0}=\frac{V_{i}}{\left ( R_1 + R_{2} ight )}R_{2}$$
这是获得输出电压值的表达式。因此，输出电压根据网络中电阻器的电阻值进行分配。添加更多电阻以获得不同输出电压的不同分数。
让我们举一个例子来了解更多关于分压器的信息。
示例
计算具有两个串联电阻 2kΩ 和 5kΩ 的输入电压为 10v 的网络的输出电压。
输出电压 $V_{0}$ 由以下公式给出
$$V_{0}=\frac{V_{i}}{\left ( R_1 + R_{2} ight )}R_{2}$$
$$=\frac{10}{\left ( 2 + 5 ight )k\Omega }5k\Omega$$
$$=\frac{10}{7} imes 5=\frac{50}{7}$$
$$=7.142v$$
上述问题的输出电压 $V_0$ 为 7.14v
