9.1 Транзисторные ограничители амплитуды сигналов
Схема такого ограничителя не отличается от схемы обычного резонансного усилителя. Однако для придания транзистору более четко выраженных нелинейных свойств напряжение на коллекторе снижено по сравнению с нормальным значением. Напряжение на базе также меньше нормального.
Сопротивление термостабилизации отсутствует, так как за счет этого сопротивления осуществляется отрицательная обратная связь. При этом за счет этой обратной связи будет смещаться рабочая точка при изменении амплитуды входного сигнала, что препятствует созданию перегрузочного режима и приводит к ухудшению ограничительных характеристик ОА (рис. 9.2).
Рис. 9.2. Принципиальная схема транзисторного ограничителя сигналов
Потенциал базы должен быть жестко фиксирован пропусканием значительного тока через базовый делитель RБ1, RБ2.
Работа ограничителя сигналов легко поясняется на базе выходных характеристик транзистора (рис. 9.3).
Рис. 9.3. Выходные характеристики транзистора
1
– нагрузочная
характеристика по постоянному току,
проведенная под углом
,
2 – нагрузочная характеристика по
переменному току, проведенная под углом
,
где Rэк
– эквивалентное сопротивление
нагрузочного контура.
Если амплитуда входного напряжения такова, что превышает размах, ограниченный стрелками на приведенной характеристике 2, то начинается отсечка коллекторного тока снизу и насыщение сверху. При этом на характеристиках показана форма тока, ограниченная как сверху, так и снизу.
При увеличении амплитуды входного напряжения угла отсечки и насыщения увеличиваются, а амплитуда первой гармоники коллекторного тока стремиться к величине:
|
(9.4) |
,где I - размах импульсов коллекторного тока.
Пороги ограничения для транзисторного ОА обычно имеют порядок десятых долей вольта. Используя схему дифференциального усилителя, характерную для современных микроэлектронных аналоговых узлов, можно построить ОА, в которых ограничение тока происходит только за счет отсечки, так как в таких схемах применяются токостабилизирующие транзисторы в цепи эмиттера первого каскада.
Также возможно построение ограничителей амплитуды на полевых транзисторах. В таких ограничителях используется детектирующее действие цепи затвора, так как в схемах на полевых транзисторах типа МОП (металл–окись–полупроводник) или МДП (металл–диэлектрик–полупроводник) ток затвора практически равен нулю. При этом для создания смещения применяется отдельный детектор (диод и нагрузка), за счет чего изменяется положение рабочей точки.
Коэффициент ограничения на один каскад ОА обычно имеет порядок 10 30 дБ.
Постоянная времени RC–цепи должна удовлетворять обычным требованиям:
|
(9.5) |
,где Т, Т – периоды частоты модуляции и несущей частоты.
Во всех схемах ОА следует применять высокочастотные транзисторы с малыми проходными емкостями для исключения просачивания сигнала непосредственно на выход. Это особенно необходимо при больших коэффициентах ограничения.