Меню

Схема двухстороннего ограничителя напряжения



Двухсторонние диодные ограничители

date image2017-11-01
views image2486

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Двухсторонним диодным ограничителем называется схема, которая получается путём сочетания двух односторонних ограничителей (последовательных или параллельных).

Двухсторонние диодные ограничители содержат обязательно дополнительные источники напряжения, которыми устанавливаются уровни ограничения сигнала.

Рассмотрим одну из разновидностей схем двухсторонних диодных ограничителей, показанную на рис. 4.37. на примере ограничения синусоидального напряжения.

Источники дополнительного напряжения EI и Е2 задают уровни ограничения (EI — уровень ограничения сверху (ограничение по максимуму), Е2 — уровень ограничения снизу (ограничение по минимуму).

Статическая характеристика передачи получается в результате сочетания свойств каждого диодного ограничителя и принимает вид, изображенный на рис. 4.38

Схема, представленная на рис. 4.38, носит название классической параллельной схемы двухстороннего диодного ограничителя. Следовательно, для её анализа справедливо правило 2 с учетом сочетания двух ограничителей. Однако, полезно запомнить и следующее правило:

Правило 3. Двухсторонний диодный ограничитель ограничивает входной сигнал, если последний превышает пороговые уровни (уровни ограничения). Математическая модель такого ограничителя описывается следующим выражением:

При положительной полярности входного сигнала и выполнении неравенства , диод VD1 открыт, а VD2 — закрыт. Напряжение на выходе схемы при соблюдении условия , что соответствует временным интервалам .

При отрицательной полярности входного сигнала и выполнении неравенства диод заперт, поскольку потенциал на его аноде меньше потенциала на катоде. При этом VD2 — открыт и напряжение выхода фиксируется на уровне (см.рис. 18.б,в).

При выполнении условия оба диода закрыты и выходной сигнал передаётся на нагрузку, т.е. .

График выходного сигнала показан на рис. 4.38.

Источник

Амплитудные ограничители в электронике: схемы, односторонние, двусторонние

Содержание

Что такое амплитудный ограничитель?

Различают односторонние и двусторонние амплитудные ограничители.

Односторонний ограничитель — это устройство, напряжение на выходе которого U вых(t) остается на постоянном уровне U отp, когда входное напряжение U вх(f) либо превышает некоторое пороговое значение U пор (ограничение сверху), либо ниже порогового значения (ограничение снизу). Иначе выходное напряжение повторяет форму входного.

Читайте также:  Напряжение задней мышцы головы

Васильев Дмитрий Петрович Профессор электротехники СПбГПУ

Двусторонние ограничители ограничивают сигнал на двух уровнях.

На рис. 3.79, а приведены передаточная характеристика и графики входного и выходного напряжений для одностороннего ограничителя сверху, на рис. 3.79, б для одностороннего ограничителя снизу, а на рис. 3.79, в — для двустороннего ограничителя.

Диодные ограничители амплитуды

Абрамян Евгений Павлович Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Наиболее простыми являются ограничители на диодах. Диодные ограничители бывают последовательные и параллельные. В последовательных ограничителях диод включен последовательно с нагрузкой, а в параллельных — параллельно нагрузке.

Рассмотрим идеализированную схему последовательного диодного ограничителя (рис. 3.80). До тех пор пока входное напряжение меньше Е 0, диод закрыт и U вых равно E 0. В промежутках времени, когда входное напряжение превышает Е 0 диод открыт и U вых повторяет U вх. Таким образом, рассмотренный ограничитель является последовательным диодным ограничителем на положительном уровне снизу.

Практически используемая схема рассмотренного ограничителя приведена на рис. 3.81. Она позволяет регулировать уровень ограничения, сделав одно из сопротивлений R 1 или R 2 переменным. Данную схему можно преобразовать в предыдущую, применив теорему об эквивалентном генераторе. Тогда R н и Е 0 будут иметь следующие значения:

Рассмотрим принцип действия параллельного диодного ограничителя (рис. 3.82). Лишь в промежутках времени, когда входное напряжение более отрицательно, чем Е 0, диод открыт (его при анализе можно заменить закороткой) и U вых равно Е.

Во все остальные моменты времени диод закрыт (его при анализе можно заменить разрывом цепи) и U вых повторяет U вх. Таким образом, данный ограничитель является параллельным диодным ограничителем на отрицательном уровне снизу.

Рассмотрим работу параллельного ограничителя в случае, когда сопротивление нагрузки соизмеримо с ограничителем (рис. 3.83).

Читайте также:  Уровни напряжения при применении тарифов

Исходная схема (рис. 3.83, а) по теореме об эквивалентном генераторе преобразуется в эквивалентную схему (рис. 3.83, б), в которой ограничивается уже не входное напряжение, а эквивалентное, являющееся результатом деления входного напряжения между сопротивлениями R 0 и R н,

Диаграммы работы этого ограничителя приведены на рис. 3.84. В момент начала ограничения (t 1) входное напряжение будет соответствовать некоторому напряжению — E 1.

Рассмотрим двусторонний диодный ограничитель (рис. 3.85), который является комбинацией двух параллельных односторонних диодных ограничителей.

Из анализа схемы видно, что диод Д 1 открыт лишь в промежутках времени, когда входное напряжение меньше −E 1 и U вых на этом промежутке ограничивается на уровне −E 1. Диод Д 2 открыт лишь в промежутках времени, когда U вх больше, чем Е 2, и в этих промежутках времени U вых ограничивается уровнем Е 2.

Ограничители амплитуды на операционных усилителях

Широкое распространение нашли ограничители амплитуды, построенные на основе ОУ. Рассмотрим некоторые из них. На рис. 3.86, а приведена схема одностороннего ограничителя на основе ОУ, на рис. 3.86, б — передаточная характеристика ограничителя, а на рис. 3.86, в — временные диаграммы его работы.

Васильев Дмитрий Петрович Профессор электротехники СПбГПУ

Основой данного ограничителя является инвертирующий усилитель на основе ОУ. В промежутках времени, когда напряжение Uвых отрицательное или меньше, чем Uст + Uд, диод закрыт (его при анализе можно заменить разрывом цепи) и устройство работает как обычный инвертирующий усилитель (Uст — напряжение стабилизации стабилитрона, Uд — прямое падение напряжения на диоде).

В промежутках времени, когда напряжение U вх выше уровня U ст + U д, диод открыт, а стабилитрон находится в режиме стабилизации и напряжение U вых ограничивается на уровне U ст + U д. Входное напряжение U 1, при котором начинается ограничение выходного, определяется выражением

Читайте также:  Запирающее напряжение от импульса фотона

Рассмотрим двусторонний ограничитель на основе ОУ (рис. 3.87, а).

Если к стабилитрону приложено прямое напряжение, то он выполняет функции диода, и напряжение U пр на нем достаточно мало (около 0,7 В). Поэтому при положительном выходном напряжении стабилитрон СТ 1 выполняет функции диода, и как только выходное напряжение достигает уровня U ст2 + U пр, оно ограничивается на этом уровне (U ст2 − напряжение стабилизации стабилитрона СТ 2).

При отрицательном выходном напряжении стабилитрон СТ 2 используется как диод. Как только напряжение U вых достигает значения − (U ст1 + U пр), оно ограничивается на этом уровне (рис. 3.87, б) (U ст1 — напряжение стабилизации стабилитрона СТ 1). Входные напряжения U 1 и U 2, при которых начинаются ограничения, определяются выражениями

Источник