Главная Движение носителей электрических зарядов



Ike л I


Рис. 19.22

сигнал не превосходит по амплитуде пороговых уровней, то он должен воспроизводиться без искажений. Таким образом, ограничитель является нелинейным четырехполюсником, который в идеальном случае имеет идеально ломаные амплитудные характеристики uaxit) = /["вх(0]- качестве нелинейных элементов в ограничителях в основном применяют полупроводниковые диоды.

Рассмотрим ограничители на полупроводниковых диодах. В зависимости от способа включения диода различают последовательные (рис. 19.22, а, б) и параллельные (рис. 19.23, а, б) схемы ограничения электрических сигналов. На рис. 19.22 приведены также их временные диаграммы напряжений. Когда напряжение на аноде диода отрицательно, диод заперт и выходное напряжение «оых (О ~ так как обратное сопротивление диода Ябр значительно больше сопротивления нагрузки R. Если [/д > О, то диод открыт и при условии, что прямое сопротивление диода /?д«; R, напряжение на выходе почти равно входному. Следовательно, порог ограничения сигнала определен равенством нулю напряжения на диоде.

Если изменять значение и полярность напряжения источника постоянного напряжения Е, то можно в довольно широких пределах изменять уровень ограничения. Положим, что прямое сопротивление диода Rд мало зависит от температуры окружающей среды и постоянно, тогда для последовательного ограничителя справедливо следующее равенство:

RgE Ru, + R„E

R + Яд Яд + R Яд + Я

(19.13)




Рис. 19.23

Чем больше неравенство R »/?д, тем точнее напряжение на выходе повторяет входное напряжение. Ограничением в выборе R является появление при высоких частотах паразитной емкости на выходе схемы (точки 2-2) емкости диода Сд и, как следствие, искажение формы импульса. Паразитные емкости (возможность их существования) показаны пунктиром на схемах рис. 19.22, а, б.

Диод выбирают, исходя из требований к обратному напряжению, значениям прямого тока и емкости Сд.

Схемы параллельных ограничителей и их временные диаграммы приведены на рис. 19.23, а, б. При открытом диоде выходное напряжение "вых (О мало отличается от Е, если по-прежнему вьшолняется условие /?д «с Rq, где Rq - сопротивление, ограничивающее ток в цепи при открытом диоде. Для схемы рис. 19.23, а справедливо следующее выражение:

iif.-yRn - ERu u,, = E + iRp = E+

„ , „ -- . „ .-вх-£). (19.14)

При Яд/Яо 1 можно считать, что напряжение на выходе Ивых=-Е-При запертом диоде выходное напряжение почти повторяет входное, так как Rg»R. Как и в последовательной схеме, уровень ограничения в параллельном диодном ограничителе определяется напряжением Е.

В параллельных ограничителях, схемы которых подобны представленным на рис. 19.23, а, б, также проявляются паразитные емкости Со (пунктир на рисунке), особенно на высоких частотах. Поэтому для сокращения длительности фронта импульса следует значение ограничивающего сопротивления Rq выбирать не слишком большим.

Отметим, что параллельный ограничгггель на диоде обеспечивает худшую по сравнению с последовательным ограничителем четкость ограничителя, так как в параллельной схеме четкость ограничения опре-





Рис. 19.24

деляется отношением R/Rq, а в последовательной - отношением Ro6p/R- Однако j?o6p > R ч неравенство Rp » R реализуется на практике легче, чем Яд <§: Rq. К недостаткам параллельных ограничителей относится и то, что в этом случае источник Е должен иметь малое собственное внутреннее сопротивление.

Схема рис. 19.23,6 тоже имеет недостаток: на высоких частотах и при крутых перепадах напряжения дифференциальная емкость р-и-перехода создает в режиме ограничения (диод заперт) паразитную, связь между входом и выходом.

Двустороннее ограничение напряжения рассмотрим на примере применения операционного усилителя в качестве активного ограничивающего прибора. Схемное решение приведено на рис. 19.24, а, а временные диаграммы - на рис. 19.24, б. Ограничение напряжения происходит следующим образом: до тех пор, пока выходное напряжение «вых (О по абсолютному значению не превысит сумму напряжения стабилизации и„ одного из стабилитронов, например Дг (на временной диаграмме и„2) и прямого падения напряжения на другом стабилитроне Д, (upi), устройство работает как обычный инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления по входу, равным отношению Я2/Я1. Если же наступает равенство Ивых (О > "стг + inpi. то стабилитрон Дг пробьется и напряжение будет ограничено на уровнях «„р! и и„2-

§ 19.6. Электронные ключевые схемы на диодах и транзисторах

Диодные и транзисторные ключевые схемы (ключи) являются важнейшими элементами импульсных схем и логических элементов. Основное назначение электронных ключей состоит в коммутации (замыкании и размьпсании) электрических цепей под воздействием управляющих сигналов. Ключевой ремсим характеризуется двумя состояниями: «Включено» и «Отключено». На рис. 19.25, а, б, в показаны принципиальная схема и временнью диаграммы идеального ключа в замкнутом и разомкнутом



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 [132] 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0112