单片机把二极管玩出了花

利用二极管的单向导电性可以设计出好玩、实用的电路。本文分析限幅电路和钳位电路，是如何用二极管来实现的。
限幅电路
如下图所示，当在正半周期，并且VIN大于等于0.7V，二极管正向导通。此时，VOUT会被钳位在0.7V上。
而当VIN小于0.7V时二极管是截止状态，在负半周期时相当于电流反向，二极管也是截至状态，此时VOUT=VIN，VOUT波形跟随VIN变化。

根据上面限辐电路的原理，可以设计如下双向限辐电路。

钳位电路原理

当输入Vin在负半周期为负时，电流如下图中红色箭头所示。二极管导通，电容逐渐充电至V，在此过程中Vout=0。

当输入Vin在正半周为正时，电流如蓝色箭头所示。二极管截止，Vout等于电容上电压加上正半周电压V，此时Vout=2V。

钳位电路原理

偏压钳位电路
跟限幅电路类似的，为了获得所需要的钳位值，要在电路中加入偏置电压，如下图所示。

当所加的偏压与二极管导通方向一致，钳位值会提高V1，Vout=2V+V1。

双向二极管钳位电路应用举例

在某些电路中会利用两个二极管的钳位作用进行保护，如下图所示，假设0.7V为D1和D2的导通电压。

• Vin大于等于Vmax，D1导通，Vout会被钳位在Vmax
• Vin小于等于Vmin时，Vout被钳位在Vmin
  

二极管钳位保护电路

单片机的 IO 口可以输出高低电平，当 IO 口输出高电平时，通过限流电阻给二极管提供正向偏置电压，二极管就会点亮；输出低电平时，二极管熄灭。通过程序控制 IO 口电平的高低变化，就能实现二极管的闪烁。

通过检测光线强度的变化，可以实现对室内照明的自动调节。

光电二极管可以将光信号转换为电信号。在单片机应用中，可以将光电二极管连接到单片机的模拟输入端口，通过检测其输出的电压变化来判断环境光线的强度。

过压保护二极管可以将超出芯片工作电压范围的过大电压导向地，以保护芯片免受过电压冲击。

单片机可以控制二极管作为电源路径的选择开关，比如在多电源输入的系统中选择最佳电源。

在单片机的RC复位电路中，加入二极管可以使电容通过二极管快速放电，确保复位电路的稳定性和可靠性

单片机通过音频传感器采集音乐信号，对信号进行分析和处理，根据音乐的节奏和音量大小控制二极管的亮度和闪烁频率。

单片机通过控制LED的亮灭状态，可以实现各种灯光效果。

通过特定的方式控制二极管的开关，单片机可以实现简单的编码器功能，将数字信号转换为特定的编码格式。

可以根据不同的音乐风格和节奏，设计出不同的灯光效果，增加音乐的视觉体验。

单片机可以监测电路状态，并在检测到异常时通过控制二极管来保护电路，例如使用二极管作为过压保护。

通过结合二极管和电容，可以实现钳位电路。这种电路能够在输入电压变化时，将输出电压稳定在某个特定值。例如，在信号处理电路中，钳位电路可以用于保持信号的稳定

单片机可以通过控制GPIO端口的高低电平来驱动LED闪烁。

可以通过加入偏置电压来调整限幅电压，从而实现不同大小的限幅电压。

通过加入偏置电压，可以调整钳位值，实现不同的钳位效果。

利用多个 LED 和单片机的多个 I/O 口，通过程序控制不同 I/O 口的输出时序，可以实现 LED 的流水灯效果，即 LED 按照一定的顺序依次点亮和熄灭，就像水流一样。这种效果常用于装饰、显示设备状态等。

通过巧妙地使用二极管，实现了LED动态控制、外部中断扩展、电路保护与隔离、复位电路优化等创新应用，充分发挥了二极管的独特功能，提升了系统的性能和可靠性

在单片机外围电路设计中，二极管被用于实现电路保护和隔离

在电源快速断电再上电时，单片机不会出现复位异常，提高了系统的稳定性