2.3. Ограничители напряжения

В ряде операций преобразования входных сигналов (например, при детектировании частотно – модулированных сигналов) возникает необходимость ограничения этих сигналов по амплитуде. Эта задача решается тоже с помощью полупроводниковых диодов – диодное ограничение. Есть два вида диодного ограничения: последовательное и параллельное. Принцип одностороннего последовательного и параллельного ограничения иллюстрируют схемы рис.6 (а и б).

При подаче на вход схемы рис.6, а переменного напряжения диод VD будет открыт пока потенциал катода ниже, чем потенциал анода, равный E₀. При этом через диод протекает ток, сопротивление открытого незначительно, и выходное напряжение . Как толькодостигает уровняE₀, потенциалы катода и анода уравниваются и диод запирается. Ток в цепи прекращается и . Таким образом при любом напряжении на входе(- напряжение пробоя) в положительной полуволне выходное напряжениене превышает потенциал катода всегда меньше потенциала анода, поэтому диод открыт, через резисторR протекает ток и выходное напряжение пропорционально входному (рис.6, в).

В схеме параллельного одностороннего ограничителя (рис.6, б) диод VD включен параллельно нагрузке. На его катоде поддерживается постоянный положительный потенциал E₀, поэтому, пока входное напряжение диод закрыт и напряжение на выходе повторяет входное напряжение. То же самое происходит и в отрицательной полуволне входного напряжения. Если же положительное входное напряжение превысит уровеньE₀, диод открывается и через его малое сопротивление к выходу подключается источник постоянного напряжения E₀. Форма выходного напряжения показана на рис.6, г.

Двустороннее ограничение можно выполнить на двух кремниевых диодах в схеме параллельного ограничения (рис.7, а). Уровни ограничения в этой схеме равны пороговым напряжениям диодов (0,5…0,6 В). Для повышения уровня ограничения можно включить последовательно по два и более диодов в каждом плече. Форма выходного напряжения показана на рис.7, б.

Двустороннее ограничение с уровнем ограничения в несколько вольт можно осуществить в параллельном ограничителе с двумя встречно включенными стабилитронами (рис.8, а). При положительной полуволне входного напряжения стабилитрон VD1 открыт и работает на прямой ветви ВАХ, а для VD2 это напряжение обратное. Пока (- напряжение пробоя стабилитрона)VD2 заперт, ток через него не проходит и напряжение на выходе равно входному. Когда достигнет значения, наступает пробойVD2, ток через него резко возрастает и напряжение на выходе равно напряжению стабилизации . При отрицательной полуволнестабилитроныVD1 и VD2 меняются ролями. Форма выходного напряжения представлена на рис.8,б.

3. Описание лабораторной установки

Работа выполняется на стендах, описание которых приведено в работах №№ 1. и 2.

4. Расчетная часть (выполняется при домашней подготовке).

1. Выписать из справочника параметры применяемых в работе диодов и стабилитронов.

1. Для параметров схемы диодного выпрямителя вычислить импульсный максимальный ток диода и оценить пригодность диода сравнением с выписанными справочными данными.

4. По заданному варианту рассчитать параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне (выбрать тип стабилитрона и вычислить ). Параметры источника напряжения и нагрузки стабилизатора приведены в таблице 1 по вариантам.

Таблица1: Варианты заданий

Номер варианта	Диапазон изменения входного напряжения , В	Выходное напряжение стабилизатора , В	Диапазон изменения сопротивления нагрузки , кОм
1	15 - 20	10	- 4,5
2	17 - 25	13	- 4,5
3	16 - 22	10	- 0,5
4	19 - 25	15	- 0,5
5	38 - 45	33	- 2,5
6	53 - 57	47	- 3,0

4. По указанным в задании параметрам схем одностороннего и двухсторонних ограничителей напряжений рассчитать максимально допустимое входное напряжение, используя справочные данные диодов и стабилитронов.