3.3.5 Диодные ограничители амплитуды

Ограничители амплитуды – устройства, напряжение на выходе которых пропорционально входному напряжению до тех пор, пока не достигает некоторого уровня ( порога ограничения), после этого остается постоянным, несмотря на изменения .

Чтобы пропорциональность между и имела место только на некотором участке, характеристика ограничителя обязательно должна быть нелинейной. Поэтому необходимой деталью ограничителя является нелинейный элемент – обычно полупроводниковый диод.

3.3.6 Последовательные диодные ограничители

1. Ограничители с нулевым порогом ограничения

Входное напряжение распределяется между диодом VD и резистором нагрузки; т.к. сопротивление диода в прямом направлении намного меньше сопротивления резистора, положительная полуволна целиком выделяется на выходе. Отрицательная полуволна полностью выделяется на диоде VD (т.к. сопротивление диода в обратном направлении намного меньше сопротивления резистора).

Рисунок3.21 Последовательные диодные ограничители

(Ограничители с нулевым порогом ограничения)

Ограничение сверху с нулевым порогом можно получить изменив направление включения диода.

Ограничитель с нулевым порогом ограничения применяется для исключения импульсов определенной полярности из последовательности разнополярных импульсов.

2. Ограничитель с ненулевым порогом ограничения.

Для получения порога ограничения, отличного от нуля, последовательно с нагрузкой включают источник постоянного напряжения Е.

На рис. 3.21 а) при отсутствии входного сигнала источник Е сообщает катоду диода VD отрицательный потенциал, анод диода через источник входного напряжения соединяется с положительным зажимом + Е, так что диод смещается в прямом направлении.

а)

б)

в)

Рисунок 3.22 Последовательные диодные ограничители

(Ограничители с ненулевым порогом ограничения)

Положительная полуволна почти целиком выделяется на резисторе :

,

т. е. полностью повторяет .

При действии отрицательной полуволны источники Е и оказываются включенными встречно:

Пока напряжение Е будет превышать U_вх, диод VD будет смещен в прямом направлении.

Когда ,и падение входного напряжения происходит на запертом диоде.

Таким образом, рассмотренная схема обеспечивает ограничение снизу на уровне .

Рассмотрение других сочетаний полярности источника Е и диода VD не сложно.

Комбинируя ограничения сверху и снизу, можно получить двусторонний ограничитель (рис 3.22 в), который используется для формирования из синусоидального напряжения трапецеидальных импульсов. Диод VD1 пропускает положительную полуволну входного напряжения , но ограничивает отрицательную полуволну на уровне - . Диод VD2 пропускает отрицательную полуволну, уже ограниченную диодом VD1, и ограничивает на уровне Е₂ положительную полуволну.

3.3.7 Параллельные диодные ограничители.

1.Ограничитель с нулевым порогом ограничения.

Рисунок3.23 Параллельные диодные ограничители

(Ограничитель с нулевым порогом ограничения)

Необходимым элементом ее является ограничивающий резистор , который выбирают так, чтобы выполнялось неравенство:

R_VDпр<<R_огр<<R_н<<R_VDобр.

При открытом диоде всё входное напряжение выделяется на , а .

Когда отрицательная полуволна закроет диод, а R_огр<<R_н, то основная часть напряжения падает на R_н, поэтому U_вых= U_вх.

Если изменить направление включения диода, то на выходе схемы выделится положительная полуволна – схема обеспечивает ограничение снизу.

2.Ограничитель с ненулевым порогом ограничения.

Рисунок3.24 Параллельные диодные ограничители