運放反饋回路中兩個反向并聯(lián)二極管的作用

運算放大器(簡稱運放)作為電子電路中關鍵的信號處理元件，其反饋回路的設計對于電路性能起著至關重要的作用。在某些運放反饋回路中，會出現(xiàn)兩個反向并聯(lián)的二極管，這一結構看似簡單，卻蘊含著巧妙的設計意圖，對電路的行為和特性產(chǎn)生著多方面的影響。

二極管的基本特性回顧

二極管具有單向導電性，即當二極管陽極電壓高于陰極電壓時，二極管導通，電流能夠順利通過;反之，當陽極電壓低于陰極電壓時，二極管截止，電流幾乎無法通過(理想情況下)。在實際應用中，二極管的導通存在一定的正向壓降，硅二極管的正向壓降通常在 0.6 - 0.7V 左右，鍺二極管則相對較低，約為 0.2 - 0.3V。

限幅作用

輸入信號限幅

在運放反饋回路中，兩個反向并聯(lián)的二極管可用于限制輸入信號的幅度。當輸入信號電壓過高或過低時，二極管會導通，將輸入信號的幅值限制在二極管的正向導通壓降附近。例如，對于一個幅值可能超出運放允許輸入范圍的交流信號，通過這兩個二極管，可以將信號的正半周幅值限制在二極管正向導通壓降加上運放的正向電源電壓范圍內，負半周幅值限制在二極管正向導通壓降減去運放的負向電源電壓范圍內。這樣就避免了因輸入信號幅度過大而導致運放飽和或損壞，從而保護了運放，同時也確保了后續(xù)電路接收到的是一個幅值穩(wěn)定的信號，有利于電路的穩(wěn)定工作和信號的準確處理。

輸出信號限幅

除了對輸入信號限幅，這兩個二極管還能對運放的輸出信號進行限幅。當運放的輸出電壓超過一定范圍時，二極管導通，使得輸出電壓被鉗位在特定的電平上。這在一些需要對輸出信號幅值進行精確控制的電路中非常有用，比如在音頻功率放大電路中，防止輸出信號過大而造成揚聲器損壞;或者在一些信號調理電路中，確保輸出信號符合后續(xù)電路的輸入要求，避免過高的電壓對其他敏感元件造成沖擊。

改善運放的線性范圍

運放的線性工作范圍是有限的，當輸入信號過大時，運放會進入非線性區(qū)，導致輸出信號失真。反向并聯(lián)的二極管可以通過分流的方式，在輸入信號接近運放的線性范圍邊界時，引導部分電流通過二極管，從而減少進入運放輸入端的電流變化量，使得運放能夠在更大的輸入信號范圍內保持較好的線性度。這對于一些需要高精度放大的信號處理電路尤為重要，例如精密測量電路中的微弱信號放大環(huán)節(jié)，通過這種方式可以擴展運放的有效線性工作區(qū)域，提高測量的準確性和可靠性。

防止運放的閂鎖效應

在某些情況下，運放可能會由于輸入信號的異常變化或電源的波動等因素而進入閂鎖狀態(tài)，此時運放的輸出會被鎖定在一個固定的電平上，無法正常響應輸入信號的變化，嚴重影響電路的功能。反向并聯(lián)的二極管可以在運放輸入端出現(xiàn)異常電壓時，提供一個低阻通路，將多余的電荷泄放掉，從而防止運放進入閂鎖狀態(tài)，確保電路的正常工作。例如在一些工業(yè)控制電路中，環(huán)境干擾較為嚴重，電源穩(wěn)定性較差，這兩個二極管就能起到很好的保護作用，提高電路的抗干擾能力和可靠性。

在一個音頻信號放大電路中，運放用于對輸入的音頻信號進行放大處理。由于音頻信號的幅度可能會因為各種原因(如音頻源的輸出特性、電路中的噪聲干擾等)出現(xiàn)較大的波動，如果直接將這樣的信號輸入到運放中，可能會使運放飽和或損壞，同時也會導致輸出信號嚴重失真。通過在運放反饋回路中加入兩個反向并聯(lián)的二極管，有效地限制了輸入和輸出音頻信號的幅度，保證了音頻信號在一個合適的范圍內進行放大和處理，最終輸出清晰、無明顯失真的音頻信號，提升了整個音頻系統(tǒng)的性能和音質表現(xiàn)。

在使用反向并聯(lián)二極管時，需要考慮二極管的參數(shù)選擇。首先是二極管的耐壓值，必須確保其能夠承受運放可能出現(xiàn)的最大電壓，包括電源電壓波動、輸入信號的峰值電壓等，以防止二極管被擊穿損壞。其次是二極管的正向導通電流，要根據(jù)運放反饋回路中的電流大小來選擇合適的二極管，保證在二極管導通時能夠正常分流而不會因過流而損壞。此外，二極管的開關速度也會對電路性能產(chǎn)生影響，在高速信號處理電路中，應選擇開關速度快的二極管，以減少信號的失真和延遲。

結論

運放反饋回路中的兩個反向并聯(lián)二極管具有限幅、改善線性范圍、防止閂鎖效應等多種重要作用，它們在保護運放、提高電路性能和可靠性方面發(fā)揮著不可或缺的作用。在實際電路設計中，需要根據(jù)具體的應用需求和電路參數(shù)，合理選擇二極管的類型和參數(shù)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，確保運放能夠穩(wěn)定、高效地工作，為整個電子系統(tǒng)的正常運行提供有力保障。通過深入理解和巧妙運用這一簡單而有效的電路結構，可以優(yōu)化電子電路的設計，提升系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性，滿足各種復雜的信號處理和控制任務的要求。