рис. 3.79 аРазличают односторонние и двусторонние амплитудные ограничители.

Односторонний ограничитель — это устройство, напряжение на выходе которого Uвых(t) остается на постоянном уровне Uотp, когда входное напряжение Uвх(f) либо превышает некоторое пороговое значение Uпор (ограничение сверху), либо ниже порогового значения (ограничение снизу). Иначе выходное напряжение повторяет форму входного.

Двусторонние ограничители ограничивают сигнал на двух уровнях.

На рис. 3.79, а приведены передаточная характеристика и графики входного и выходного напряжений для одностороннего ограничителя сверху, на рис. 3.79, б  — для одностороннего ограничителя снизу, а на рис. 3.79, в — для двустороннего ограничителя.

 

рис. 3.79 б

 



рис. 3.79 вНаиболее простыми являются ограничители на диодах (диодные ограничители).

Диодные ограничители бывают последовательные и параллельные. В последовательных ограничителях диод включен последовательно с нагрузкой, а в параллельных — параллельно нагрузке.

Рассмотрим идеализированную схему последовательного диодного ограничителя (рис. 3.80). До тех пор пока входное напряжение меньше Е0, диод закрыт и Uвых равно E0. В промежутках времени, когда входное напряжение превышает Е0 диод открыт и Uвых повторяет Uвх. Таким образом, рассмотренный ограничитель является последовательным диодным ограничителем на положительном уровне снизу.

рис. 3.80

Практически используемая схема рассмотренного ограничителя приведена на рис. 3.81. Она позволяет регулировать уровень ограничения, сделав одно из сопротивлений R1 или R2 переменным. Данную схему можно преобразовать в предыдущую, применив теорему об эквивалентном генераторе. Тогда Rн и Е0 будут иметь следующие значения:

Rн = R1/R2

E0 = ER/(R1 +R2)

рис. 3.81

Рассмотрим принцип действия параллельного диодного ограничителя (рис. 3.82). Лишь в промежутках времени, когда входное напряжение более отрицательно, чем Е0, диод открыт (его при анализе можно заменить закороткой) и Uвых равно Е. Во все остальные моменты времени диод закрыт (его при анализе можно заменить разрывом цепи) и Uвых повторяет Uвх. Таким образом, данный ограничитель является параллельным диодным ограничителем на отрицательном уровне снизу.

рис. 3.82

Рассмотрим работу параллельного ограничителя в случае, когда сопротивление нагрузки соизмеримо с ограничителем (рис. 3.83).

рис. 3.83

Исходная схема (рис. 3.83, а) по теореме об эквивалентном генераторе преобразуется в эквивалентную схему (рис. 3.83, б), в которой ограничивается уже не входное напряжение, а эквивалентное, являющееся результатом деления входного напряжения между сопротивлениями R0 и Rн,

Uвх.э = UmRн / (Rн + R0)

Rн = R0|Rн

Диаграммы работы этого ограничителя приведены на рис. 3.84. В момент начала ограничения (t1) входное напряжение будет соответствовать некоторому напряжению — E1.

рис. 3.84

Рассмотрим двусторонний диодный ограничитель (рис. 3.85), который является комбинацией двух параллельных односторонних диодных ограничителей.

рис. 3.85

Из анализа схемы видно, что диод Д1 открыт лишь в промежутках времени, когда входное напряжение меньше  −E1 и Uвых на этом промежутке ограничивается на уровне −E1. Диод Д2 открыт лишь в промежутках времени, когда Uвх больше, чем Е2, и в этих промежутках времени Uвых ограничивается уровнем Е2.

Широкое распространение нашли ограничители амплитуды, построенные на основе ОУ. Рассмотрим некоторые из них. На рис. 3.86, а приведена схема одностороннего ограничителя на основе ОУ, на рис. 3.86, б — передаточная характеристика ограничителя, а на рис. 3.86, в — временные диаграммы его работы.

рис. 3.86

Основой данного ограничителя является инвертирующий усилитель на основе ОУ. В промежутках времени, когда напряжение Uвых отрицательное или меньше, чем Uст + Uд, диод закрыт (его при анализе можно заменить разрывом цепи) и устройство работает как обычный инвертирующий усилитель (Uст — напряжение стабилизации стабилитрона, Uд — прямое падение напряжения на диоде). В промежутках времени, когда напряжение Uвх выше уровня Uст + Uд, диод открыт, а стабилитрон находится в режиме стабилизации и напряжение Uвых ограничивается на уровне Uст + Uд. Входное напряжение U1, при котором начинается ограничение выходного, определяется выражением

U1= − (Uст + Uд) / K

K = R2 / R1

Рассмотрим двусторонний ограничитель на основе ОУ (рис. 3.87, а).

рис. 3.87

Если к стабилитрону приложено прямое напряжение, то он выполняет функции диода, и напряжение Uпр на нем достаточно мало (около 0,7 В). Поэтому при положительном выходном напряжении стабилитрон СТ1 выполняет функции диода, и как только выходное напряжение достигает уровня Uст2 + Uпр, оно ограничивается на этом уровне (Uст2 − напряжение стабилизации стабилитрона СТ2). При отрицательном выходном напряжении стабилитрон СТ2 используется как диод. Как только напряжение Uвых достигает значения − (Uст1 + Uпр), оно ограничивается на этом уровне (рис. 3.87, б) (Uст1 — напряжение стабилизации стабилитрона СТ1). Входные напряжения U1 и U2, при которых начинаются ограничения, определяются выражениями

U1 = (Uст1 + Uпр) / K

U2 = − (Uст2 + Uпр) / K

K = R2 / R1


Рекомендуйте эту статью другим!



нояб 07, 2012 6626

Топливно-энергетический комплекс Российской Федерации, его значение и характеристика

Топливно-энергетический комплекс представляет собой сложную систему - совокупность…
volt
март 30, 2017 1429

Напряжение в 1 Вольт, физический смыл, простое определение

И сложно и просто: что такое напряжение в 1 вольт? Напряжение электрического тока –…
передача постоянного тока 1
нояб 02, 2013 4804

Передача постоянного тока

Интерес к передачам постоянного тока в России имеет свою давнюю историю. Построены ППТ…
июнь 20, 2013 4627

Преимущества асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, формулы, перечень

Основные преимущества использования асинхронных электродвигателей (АД) с короткозамкнутым…
aes 1
март 19, 2017 630

Атомные электростанции (АЭС), принцип работы, разновидности, типы, мощность

АЭС являются тепловыми станциями, использующими тепловую энергию ядерных реакций.…