Последовательные диодные ограничители

Схема включает диод Д, выполняющий роль нелинейного эле­мента, и включенный последовательно с диодом резистор R (рис. 4.13, слайды 81, 20).

 

Сопротивление резистора во много рад больше сопротивления открытого диода (R_ig).При поступлении на вход схемы положительного полупериода входного синусоидального напряжения через диод и резистор R протекает ток

При этом

При R >> R_iД Uвых  = U вх

При отрицательном полупериоде R_iД >> R. Следовательно U_вых = 0.

Таким образом, данная схема представляет собой ограничитель снизу на нулевом пороге ограничения.

 

Изменив полярность включения диода, получим ограничение сверху при нулевом пороге ограничения (рис. 4.14, слайды 82, 21).

 

Параллельное диодное ограничение

Диод включается параллельно нагрузке (рис. 4.15, слайды 83, 22).

При подаче на схему положительного полупериода диод будет прово­дить ток и так как R >> R_iД, то

Ограничительное сопротивление R_огр >> R_ig, вследствие чего Uвх почти полностью выделяется на Rогр. На выходе выделяется напряжение (U₀), во много раз меньшее Uвх.

При воздействии на схему напряжения отрицательной полярности диод не проводит ток и амплитуда выходного напряжения определя­ется соотношением R и R_огр.

, (При U_вх < 0).

Таким образом, в данной схеме происходит ограничение сверху на уровне, близком к нулевому. Чтобы получить ограничение снизу, необходимо изменить полярность включения диода.

 

Двухстороннее параллельное ограничение на заданных уровнях

Применены два диода, включенные с противоположной полярностью по отношению друг к другу (рис. 4.16, слайды 84, 23).

В схеме уста­навливаются также два источника постоян-ного напряжения +Е₁ и –Е₂, определяющие уровни ограничения сверху и снизу.

Оба источника включены в обратном (запирающем) направлении относительно своих диодов. Указанные напряжения называются напряжением смещения.

Если U_вх положительно и меньше Е₁ (или отрицательно и мень­ше Е₂), то оба диода Д₁ и Д₂ будут заперты. Следовательно, они не оказывают шунтирующего действия на нагрузку.

Учитывал, что R_огр выбирается значительно меньше R, то U_вых≈ U_вх. Если входное положительное превзойдет уровень напряжения смещения Е₁ (или отрицательное входное напряжение ста­нет больше Е₂), то в соответствующие полупериоды будут открывать­ся диоды Д₁ и Д₂. Учитывая малое внутреннее сопротивление откры­того диода, выходное напряжение при этом будет равно параллельно включенному напряжению источника Е₁ (при открытом Д₁) или Е₂ (при открытом Д₂), т.е. выходное напряжение окажется ограниченным на уровнях +Е₁ или –Е₂.

Указанный тип ограничителя может применяться при формирова­нии периодической последовательности импульсов, близких к прямо­угольной форме.

Сеточное ограничение

Используется в ограничителях-усилителях. Схема сеточного ограничителя на ламповом триоде приведена на рис. 4.17 (слайды 85, 24)

Схема напоминает параллельное диодное ограничение, где роль диода выполняет участок сетка-катод лампы.

Работа данной схемы в режиме ограничения наступает при положительных значениях U_вх. При этом появившийся сеточный ток лам­пы создает падение напряжения на R_огр, вследствие чего U_ск = U_вх - U_Rогр. А так как с возникновением сеточных токов ламп (т.е. при U_вх > 0) сопротивление участка сетка-катод лампы резко уменьшается (становится менее 1000 Ом), то при достаточно большом значении сопротивления R_огр, (десятки кОм) управляюще напряжение на сетке триода (U_ск) резко уменьшается (так как U_вх≈ U_Rогр), вследствие чего U_вых при положительных значениях U_вх также резко уменьшается, т.е. происходит ограничение U_вх при его значениях больше нуля.

Анодное ограничение

Происходит за счет ограничения анодного тока усилительного каскада. Для этого усилительный каскад используется в режиме, когда увеличение (или уменьшение) входного напряжения переводит каскад в режим динамического насыщения (или в режим запирания по анодному току).

На примере каскада анодного ограничения, работающего в режи­ме двухстороннего ограничения, видно (рис. 4.18, слайды 86, 25, 26),

что за счет выбора рабочей точки анодно-сеточной характеристики с помощью источника сеточного смещения Е_д и порога насыщения лам­пы (за счет выбора Е_а и R_а) осуществляется двухстороннее ограничение входного синусоидального напряжения.

При отрицательных полупериодах входного напряжения ограниче­ние происходит за счет запирания лампы (участки а-а’), при поло­жительных значениях U_вх ограничение происходит за счет динами­ческого насыщения (участки б-б’).

ВЫВОД

1. Путем подбора соответствующих параметров каскада (Е_д, R_а, Е_а) можно добиться различного уровня ограничения сверху и снизу или двухстороннего ограничения.

Переходные, дифференцирующие и интегрирующие цепи находят широкое применение в схемах радиолокационных станций:

- переходные как цепи передачи импульсных и других напряже­ний с минимальными искажениями;

- дифференцирующие как цепи формирования кратковременных импульсов, дробления импульсов большой длительности, выделения переднего и заднего фронта прямоугольных импульсов;

- интегрирующие для формирования линейно-изменяющихся напря­жений, интегрирования по времени изменяющихся напряжений.

2. Ограничители амплитуд широко используются в радиотехнических схемах в цепях формирования импульсов, селекции, стандартизации импульсных напряжений, ограничения напряжений по различ­ным уровням.

Функции ограничителей могут совмещаться с усилением в каскадах ограничителей-усилителей.

Заключительная часть

- Вывод по занятию;

Достигнуты учебные цели;

- Вопросы для контроля усвоения материала

1. Назначение дифференцирующих цепей.

2. Назначение интегрирующих цепей.

3. Основные требования к переходным цепям.

4. Применение ограничителей амплитуд.

5. какими параметрами отличается переходная цепь от дифференцирующей цепи.

6. На каком принципе основана работа ограничителей амплитуд.

7. Нарисовать схемы дифференцирующей, интегрирующей, переходной цепей и ограничителей..

Задание на самоподготовку:

1. Слуцкий В.З. Импульсная техника и основы радиолокации. С. 40-45, 50-52, 55-59, 61-76.

Особое внимание обратить на назначение изучаемых схем, их применение в радиотехнических устройствах, схемное изображение.

 

Окончание занятия;

 

Руководитель занятия: