книги из ГПНТБ / Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник

торого изображена на рис. 4.4, является ограничителем снизу с порогом ограничения Ua.« = 0.

Если в схеме рис. 4.4 поменять полярность включения диода, то получим схему, изображенную на рис. 4.6, в которой диод открывается при ui<0 и запирается при мі>0. Для огра­ ничителя рис. 4.6 коэффициент передачи равен единице при ui< 0 и равен нулю при «і>0. Амплитудная характеристи­ ка и временные графики, поясняющие работу, приведены на рис. 4.7. Как следует из этого рисунка, ограничитель, соб­

при котором диод запирается и прекращается подача сигнала с входа на выход ограничителя.

На схеме рис. 4.8, а изображен ограничитель снизу с уров­ нем ограничения £ /п.н = — Е ѵ Для этой схемы при их< —Е\ диод заперт, выходное напряжение равно напряжению источ­ ника смещения —Е\. При Ыі>—Е\ диод открывается, паде­ ние напряжения на диоде практически равно нулю, т. е. вы­ ходное напряжение равно входному. Временные графики для

171

U\<E2 диод открыт, входное напряжение практически пол­ ностью передается на выход Ы\ — и2 (ид = 0).

Рис. 4.9

При U\>E2 д и о д заперт, ток через нагрузку не проходит, напряжение на выходе равно э.д.с. источника смещения Е2. Временные графики входного и выходного напряжения огра­ ничителя приведены на рис. 4.9, 0.

а і лг

Схема двухстороннего ограничителя, составленного из двух последовательных диодных ограничителей, приведена на рис. 4.10. Первый ограничитель включает Д1, RllU Еі и являет­ ся ограничителем снизу с порогом ограничения и п.н=Еі-

172

Выходное напряжение первого ограничителя подается на вход второго ограничителя (включающего Д2, Ra2, Е2), напряже­ ние на выходе которого является выходным напряжением двухстороннего ограничителя. Амплитудная характеристика

Рис. 4.11

двухстороннего ограничителя и эпюры напряжений на входе, выходе первого ограничителя и выходе второго ограничителя приведены на рис. 4.11.

4. Влияние паразитных емкостей на работу последовательного диодного ограничителя

На работу ограничителя влияют переходные процессы, обу­ словленные паразитными емкостями. Эти переходные процессы искажают форму выходных импульсов при ограничении им­ пульсов малой длительности и создают временную задержку синусоидального сигнала. На рис. 4.12 представлена схема по­ следовательного диодного ограничителя с учетом паразитных емкостей. На этом рисунке Сд — междуэлектродная емкость диода, С0 — паразитная емкость на выходе схемы, создаваемая емкостью нагрузки и емкостью монтажа.

Рассмотрим переходные процессы в случае, если на вход схемы подаются входные прямоугольные импульсы положи­ тельной и отрицательной полярности с амплитудой Е

(рис. 4.13).

173

le a

Рис. 4.13

174

Воздействие положительного входного импульса

Переходный процесс формирования фронта выходного им­

то длительностью этого процесса можно пренебречь и считать, что в момент t\ происходит скачок выходного напряжения.

Входной импульс Е при этом скачке распределяется емкост­ ным делителем обратно пропорционально величинам емкостей.

После скачка напряжения происходит дозаряд С0 и рост напряжения на нагрузке от AU2 до амплитудного значения, определяемого делителем напряжения, создаваемым активны­ ми сопротивлениями гпр и (см. формулу (4.2). Сопротив­ ление Ro при этом считается равным нулю

Для определения длительности этого процесса выведем уравне­ ние заряда конденсатора. Найдем связь между токами, проте­ кающими в схеме, и параметрами схемы:

175

i = i x /'сд — I r + г'со •

Выражая токи в ветвях через напряжения на участках схе­

U „ = U2m — напряжение в установившемся состоянии пос­

Формирование среза выходного импульса после выключе­ ния положительного входного импульса t~ происходит в два этапа.

17G

1. Происходит уменьшение выходного напряжения скач­

ком

и сопротивление R0. После скачка диод Д запирается, так как потенциал катода относительно корпуса становится положи­ тельным.

Таким образом, за счет влияния паразитных емкостен вы­ ходной импульс будет иметь конечные длительности фронтов.

длительности Iф. Из формулы (4.13) следует, что, если необ­ ходимо ограничить длительность среза импульса, то при за­ данной допустимой величине /ф_,Іип сопротивление R„ должно удовлетворят!) условию

Воздействие отрицательного входного импульса

Когда на вход схемы подается отрицательный импульс, на выходе в момент /3 создается отрицательный скачок

заперт, то после этого скачка происходит разряд Со через R„ и напряжение и2 спадет до нуля.

После окончания разряда Со э.д.с. источника Е практиче­ ски полностью приложена к запертому диоду (гобр > /?„), Ем­ кость Сд при этом оказывается заряженной до Е. Когда отри­ цательный импульс прекращается (момент t4), емкость С0 быстро заряжается за счет разряда Сд через Ro. На емкости Со при этом создается скачок напряжения 4t/2. После скачка напряжение на выходе уменьшается до нуля за счет разряда С0 через сопротивление RH. Таким образом за счет влияния паразитных емкостей форма положительного импульса на вы­ ходе искажается, а отрицательный импульс срезается не пол­ ностью. Для более четкого срезания отрицательного импульса

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Нарисуйте временные диаграммы для схемы рис. 4.4. при подаче на вход схемы синусоидального напряжения.

2.Постройте временные диаграммы для последовательно­ го диодного ограничителя с учетом переходных процессов,

если на вход подаются прямоугольные импульсы с

С0 — 50 пФ.

3. Определите коэффициент передачи последовательного ограничителя при Ra = 0,5 кОм и RH= 5 кОм, если гпр = =-10 Ом, гобр = со.

4. Нарисуйте схему и временные диаграммы последова­ тельных диодных ограничителей при синусоидальном входном напряжении для двух случаев:

а) ограничения сверху при U„B< 0; б) ограничения снизу при Сп.н > 0.

§4.4. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ

1.Ограничитель сверху с £/п.в = 0

Впараллельном диодном ограничителе диод подключается параллельно нагрузке. Последовательно с диодом и нагруз­ кой включается ограничительный резистор Rorp (рис. 4.14). Для такой схемы входной ток может быть определен соотно­

шением

178

Яогр -f- « ,

где — эквивалентное сопротивление промежутка а—б.

іі

-0

179

Наличие ограничительного резистора является принци­ пиальной особенностью параллельного ограничителя. Благо­ даря ограничительному резистору происходит изменение рас­ пределения входного напряжения между ограничительным ре­ зистором R orp и эквивалентным сопротивлением R 3 при от­ крывании и запирании диода. Для эффективного ограничения необходимо выполнить соотношения:

При Ui>0 диод в схеме 4.14 открыт, имеет малое сопротивле­

ограничительном сопротивлении можно пренебречь и считать, что все входное напряжение передается на выход схемы, т. е. коэффиниент передачи схемы близок к единице.

Временные графики (эпюры напряжений) входного и вы­ ходного напряжений ограничителя приведены на рис. 4.14,6. Из этих графиков видно, что параллельный ограничитель, представленный на рис. 4.14, а, является ограничителем свер­ ху с уровнем U„.в = 0. Следует отметить, что обычно четкость ограничения в параллельном ограничителе хуже, чем в после­ довательном ограничителе, что связано с недостаточно стро­ гим выполнением соотношений (4.19), конечными значениями величин сопротивлений гпр и гобр.

2. Ограничитель снизу с порогом U„,„ — Ü

Ограничение снизу может быть получено в параллельном диодном ограничителе в том случае, если в схеме рис. 4.14, поменять полярность включения диода (рис. 4.15,а). В этом

180