Формирователи импульсов по амплитуде

Диодные ограничители.

Ограничителем называется нелинейный четырехполюсник, выходное напряжение которого повторяет форму входного напряжения, если последнее не выходит за уровни ограничения, и почти не изменяется, если входное напряжение превышает эти уровни.

Диодные ограничители строятся на диодных ключах и могут быть последовательными и параллельными.

На рис. 10.104, а приведена схема простейшего последовательного диодного ключа.

При положительном входном напряжении диод VD открыт и через него протекает прямой ток:

где Кпр — сопротивление диода VD в прямом направлении.

Выходное напряжение определяется выражением

Обычно Rnp < < R, тогда пвых ~ пвх. При отрицательном входном напряжении через диод VD течет небольшой обратный ток:

где Ro6p — сопротивление диода VD в обратном направлении.

Простейший последовательный диодный ключ

Рис. 10.104. Простейший последовательный диодный ключ:

а — схема; 6 — передаточная характеристика и временные диаграммы

При этом выходное напряжение определяется выражением

Как правило, Ro6p > > R, тогда пвых ~ RuBX/Ro6p < < ивх и близко к нулю.

Передаточная характеристика и временные диаграммы простейшего последовательного диодного ключа приведены на рис. 10.104, б.

При изменении полярности включения диода передаточная функция повернется на угол 180° относительно начала координат, и выходное напряжение изменит полярность.

Схеме рис. 10.104, а соответствует нулевой уровень включения — это уровень входного напряжения, определяющий отпирание или запирание диода.

Если в схеме рис. 10.104, а диод VD и резистор R поменять местами, то получится схема параллельного диодного ключа.

Для изменения уровня включения в цепь ключа вводится источник напряжения смещения Е0, в результате чего получается схема диодного ограничителя напряжения.

На рис. 10.105, а приведена схема последовательного диодного ограничителя напряжения сверху.

В этом случае при ивх < Е0 диод VD открыт и выходное напряжение примерно равно входному пвых ~ ивх. При пвх > Е0 диод VD закрыт и ивых ~ ~ Е0. При этом подразумевается, что сопротивление нагрузки RH —> оо.

Передаточная характеристика и временные диаграммы последовательного диодного ограничителя напряжения сверху приведены на рис. 10.105, б. Если в схеме рис. 10.105, а изменить полярность включения диода VD и источника напряжения смещения Е0, то получится схема последовательного диодного ограничителя напряжения снизу.

Для получения двухстороннего ограничения ограничители напряжения сверху и снизу соединяются последовательно. На рис. 10.106, а приведена схема последовательного двухстороннего диодного ограничителя напряжения.

Последовательный диодный ограничитель напряжения сверху

Рис. 10.105. Последовательный диодный ограничитель напряжения сверху:

а — схема; б — передаточная характеристика и временные диаграммы

В этом случае при Е02 < ивх < Е01 диод VD1 открыт под действием источника Е01, а диод VD2 открыт под действием источника Е02 и выходное напряжение примерно равно входному пвых ~ ивх. При ивх > Е01

диод VD1 закрыт под действием источника Е01, а диод VD2 открыт под действием источника Е02 и ивых ~ Е01. При “вх < Е02 диод VD 1 открыт под действием источника Е01, а диод VD2 закрыт под действием источника Е02 и пвых ~ Е02. Таким образом, достигается двухстороннее ограничение.

Последовательный диодный двухсторонний ограничитель

Рис. 10.106. Последовательный диодный двухсторонний ограничитель

напряжения:

а — схема; б — передаточная характеристика и временные диаграммы

Передаточная характеристика и временные диаграммы последовательного диодного двухстороннего ограничителя напряжения приведены на рис. 10.106, б.

Основными недостатками последовательных диодных ограничителей являются:

  • • ограничители требуют практически идеальных источников ЭДС входного сигнала с внутренним сопротивлением Явх близким к нулю;
  • • схемы пассивны и имеют коэффициент передачи меньше единицы;
  • • величина входного напряжения должна быть достаточно большой (десятки вольт), так чтобы выполнялось условие UBX > > Unp (где Unp — падение напряжение на диоде в прямом направлении) и Uup не сказывалось на величине UBX.

Свободными от вышеуказанных недостатков являются параллельные диодные ограничители. Они не требуют источников входного сигнала с очень низким внутренним сопротивлением.

На рис. 10.107, а приведена схема параллельного диодного ограничителя напряжения снизу.

В этом случае при ивх > Е0 диод VD закрыт и выходное напряжение примерно равно входному нвых ~ пвх. При ивх < Е0 диод VD открыт под действием источника Е0 и пвых ~ Е0. При этом также подразумевается, что сопротивление нагрузкиRH—> 00.

Передаточная характеристика и временные диаграммы параллельного диодного ограничителя напряжения снизу приведены на рис. 10.107, б. Если в схеме рис. 10.107, а изменить полярность включения диода VD и источниканапряжения смещения Е0, то получится схема параллельного диодного ограничителя напряжения сверху.

Параллельный диодный ограничитель напряжения снизу

Рис. 10.107. Параллельный диодный ограничитель напряжения снизу:

а — схема; б — передаточная характеристика и временные диаграммы

На рис. 10.108, а приведена схема параллельного диодного двухстороннего ограничителя напряжения.

В этом случае при Е02 < ивх < Е01 диод VD1 закрыт под действием источника Е01, а диод VD2 закрыт под действием источника Е02 и выходное напряжение примерно равно входному пвых ~ ивх. При ивх > Е01 под действием входного напряжения ивх диод VD 1 открыт, а диод VD2 закрыт под действием источника Е02 и пвых ~ Е01. При ивх < Е02 диод VD1 закрыт под действием источника ?01, а диод VD2 открыт под действием входного напряжения ивх и пвых ~ Е02. Таким образом, достигается двухстороннее ограничение. Передаточная характеристика и временные диаграммы параллельного диодного двухстороннего ограничителя напряжения приведены на рис. 10.108, б.

Параллельный диодный двухсторонний ограничитель напряжения

Рис. 10.108. Параллельный диодный двухсторонний ограничитель напряжения:

а — схема; б — передаточная характеристика и временные диаграммы

Параллельные диодные ограничители не критичны к внутреннему сопротивлению Rm источника входного сигнала, однако обладают теми же остальными недостатками последовательных диодных ограничителей — имеют низкий коэффициент передачи, требуют большие входные сигналы и большие сопротивления нагрузки RH.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >