- •Глава 1. Сигналы импульсных устройств
- •Общие сведения
- •Переходные процессы в электрических цепях
- •Электрические импульсы и их параметры
- •Задачи и упражнения
- •Глава 2. Формирование импульсов
- •Линейные и нелинейные цепи
- •Дифференцирующие цепи
- •Влияние параметров схемы на результат дифференцирования
- •Переходные цепи
- •Интегрирующие цепи
- •Контур ударного возбуждения
- •Ограничители амплитуды
- •Формирование прямоугольных импульсов из синусоиды
- •Диодные ограничители с последовательным включением
- •Диодные ограничители с параллельным включением
- •Транзисторный усилитель-ограничитель
- •Задачи и упражнения
- •Глава 3. Генерирование импульсов
- •Общие сведения о релаксационных генераторах
- •Мультивибратор
- •Ждущий мультивибратор
- •Генераторы импульсов с внешним запуском
- •Запуск и принудительный срыв спусковых схем
- •Триггеры
- •Несимметричный триггер с эмиттерной связью (триггер Шмитта)
- •Запуск транзисторных триггеров
- •Блокинг-генератор
- •Корпус → переход (э-б) → c → ωб → корпус (эмиттер).
- •Генераторы пилообразных импульсов
- •Линеаризация пилообразного напряжения
- •Генераторы линейно изменяющегося тока
- •Задачи и упражнения
- •Литература
Диодные ограничители с последовательным включением
диода и нагрузки
Ограничители с нулевым порогом ограничения.
Схема такого ограничителя приведена на рис.2.19,а. Эпюры напряжений показаны на рис.2.19,б.
а) б)
Рис.2.19. Последовательный ограничитель с нулевым порогом
ограничения снизу:
а) схема диодного ограничителя; б) эпюры напряжений.
Из схемы следует, что входное напряжение Uвх распределяется между диодом VD и резистором нагрузки Rн. От соотношения их сопротивлений зависит, какая часть напряжения Uвх выделяется на выходе. Сопротивление диода в прямом направлении Rпр << Rн. Поэтому положительная полуволна напряжения практически полностью выделится на выходе. Сопротивление диода в обратном направлении Rобр >> Rн. Поэтому отрицательная полуволна практически полностью выделяется на диоде, и Uвых ≈ 0.
Таким образом, рассмотренная схема обеспечивает ограничение входного напряжения снизу с порогом ограничения, равным нулю.
Ограничение сверху с нулевым порогом ограничения можно получить, изменив полярность включения диода (рис.2.20,а; б).
а) б)
Рис.2.20. Последовательный ограничитель с нулевым порогом
ограничения сверху:
а) схема диодного ограничителя; б) эпюры напряжений
Ограничители с нулевым порогом ограничения применяются для исключения импульсов определённой полярности из последовательности разнополярных импульсов (рис.2.21).
Рис.2.21. Получение импульсов одной полярности из последовательности
разнополярных импульсов
Ограничители с ненулевым порогом ограничения.
Для получения порога ограничения, отличного от нуля, последовательно с нагрузкой включают напряжение смещения Есм, равное выбранному порогу ограничения.
В схеме, изображенной на рис.2.22, при отсутствии входного сигнала от источника смещения Есм на катод диода VD подаётся отрицательный потенциал, а анод диода через источник входного сигнала соединяется с положительным полюсом + Есм. Диод смещается в прямом направлении, т.е. рабочая точка диода сдвигается вправо по ВАХ.
а)
б)
Рис.2.22. Ограничитель снизу с отрицательным порогом ограничения:
а) схема ограничителя; б) эпюры напряжений
Таким образом, до поступления входного напряжения диод открыт и через резистор Rн протекает ток, создающий на нём напряжение с полярностью, указанной на рисунке. Если пренебречь сопротивлением источника сигнала и по-прежнему считать, что Rн >> Rпр, то основным сопротивлением в цепи будет Rн, поэтому до начала действия Uвх напряжение на нагрузке URн ≈ Есм и Uвых = URн – Есм ≈ 0. Положительная полуволна напряжения Uвх действует согласно с Есм и почти целиком (т.к. Rн >> Rпр), выделяется на резисторе Rн. Поэтому URн = Есм + Uвх и Uвых = URн – Есм = Uвх, т.е. выходное напряжение, начиная нарастать от нуля, повторяет все изменения входного напряжения.
При действии отрицательной полуволны входного напряжения источника Есм и Uвх оказываются включёнными встречно, так что результирующее напряжение в цепи будет равно Uвых = Есм – Uвх, где Uвх – абсолютное значение напряжения. Пока напряжение Есм – Uвх > 0, диод остаётся смещённым в прямом направлении, он проводит ток и напряжение на выходе равно входному.
В некоторый момент времени напряжение отрицательной полуволны достигает значения, равного – Есм. Начиная с этого момента, диод запирается, и дальнейшее увеличение Uвх не влияет на выходное напряжение. Таким образом, рассмотренная схема обеспечивает ограничение снизу с отрицательным порогом Uогр = – Есм.
Если в схеме рис.2.22 изменить полярность источника смещения Есм
и направление включения диода, то получится схема, изображённая на рис.2.23
а) б)
Рис.2.23. Ограничитель сверху с положительным порогом ограничения:
а) схема ограничителя; б) эпюры напряжений.
Как и в предыдущей схеме, здесь до начала действия Uвх напряжение на выходе равно нулю. С началом действия положительной полуволны входного напряжения диод будет проводить ток до того момента, когда величина Uвх, действующего на катоде, станет равной потенциалу анода (т.е. + Есм), после чего диод запирается. В запертом состоянии диод будет находиться до тех пор, пока уменьшающееся на катоде напряжение Uвх не станет вновь равным потенциалу + Есм, после чего диод вновь отпирается, и через него и резистор Rн начинает протекать ток. Таким образом, рассмотренная схема обеспечивает ограничение сверху с положительным порогом Uогр = + Есм.
Рассмотрение других сочетаний полярности источника смещения и направления включения диода не сложно.
Комбинируя ограничения сверху и снизу, можно получить двусторонний ограничитель (рис.2.24), который используется для получения трапецеидальных импульсов из синусоидального напряжения. Диод VD1 пропускает положительную полуволну входного напряжения, но ограничивает отрицательную полуволну на уровне – Есм, подобно схеме рис.2.22. Диод VD2 пропускает на выход схемы отрицательную полуволну, но ограничивает положительную полуволну на уровне + Есм, подобно схеме рис.2.23.
а) б)
Рис.2.24. Двусторонний симметричный ограничитель:
а) схема ограничителя; б) эпюры напряжений.
Необходимо иметь в виду, что временные диаграммы, изображённые на рис.2.22 …2.24, соответствуют идеальному диоду, у которого Rпр = 0
и Rобр = ∞.
Достоинства схем с последовательным включением диода и нагрузки:
простота схемы;
чёткое (чистое) ограничение, т.к. диод в запертом состоянии отключает нагрузку от входной цепи.
Недостатком схем с последовательным включением диода и нагрузки следует считать то, что при большой крутизне фронта входного напряжения
(т.е. при работе с высокочастотными составляющими спектра) начинает сказываться паразитная ёмкость схемы, которая вместе с сопротивлением нагрузки создаёт дифференцирующую цепь, искажающую форму выходного напряжения.