Файл: Виглин, С. И. Преобразование и формирование импульсов в автоматических устройствах учеб. пособие.pdf

Выполнение формирующей цепи из последовательного соединения параллельных контуров встречает некоторые конструктивные труд­

(12.45) и (12.46), не обеспечивают наилучшей формы импульсов. Согласно расчетам Ф. В. Лукина *, оптимальные параметры фор­ мирующей цепи определяются по формулам

О _ Ci

а0n/?нtn,

*

.* Ф. В* Л:у к и и;Переходный процессы в линейных элементах радиотех­ нических устройств;. Оборонена,■1850. ■

100

Г Л А В А 13

ОГРАНИЧИТЕЛИ

§ 13.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОГРАНИЧИТЕЛЯ

Ограничителем называется устройство, напряжение на выходе;

ывх<^Лни напряжение на выходе изменяется пропорционально на­

ние на выходе равно максимальной величине UMB. .Величина U„„

называется верхним порогом ограничения.

На рис. 13.3 показана характеристика ограничителя, обеспечи­ вающая ограничение снизу. В этом случае напряжение на выходе изменяется пропорционально напряжению на входе, если Цвх> £ /пн>

где U„„ - нижний порог ограничения. Если же «вх < Uim (про­

межуток /, — /а), то напряжение на выходе остается постоянным, несмотря на изменение напряжения на входе. Следовательно, происходит „срез" кривой входного напряжения снизу.

101

Рис. 13.2. Ограничение сверху.

Рис. 13.3. Ограничение снизу.

102

Наконец, при двухстороннем ограничении характеристика огра­ ничителя имеет вид. показанный на рис. 13.4. Естественно, что в

только напряжение на входе превысит величину верхнего порога ограничения Una или окажется меньше нижнего порога ограниче­ ния и пн, напряжение на выходе становится постоянным и не зави­ сит от изменения напряжения на входе.

Следует заметить, что ограничители не обязательно имеют ли­ нейно ломаную характеристику, проходящую через начало коор­ динат. Она может быть сдвинута вправо или влево вдоль оси абсцисс (рис. 13.5). Отсюда видно, что сдвиг характеристики при-

Рис. 13.5. Характеристики ограничителей, не проходящие через начало координат.

водит только к изменению величины порогов ограничения, при­ чем может оказаться, что оба порога будут одного знака. Харак-

103

теристнка ограничителя может быть сдвинута также вверх или вниз вдоль оси ординат.

Исследование характеристик ограничителей и процесса ограни­ чения показывает, что ограничитель является нелинейным устрой­ ством, которое заданным образом преобразует форму напряжения на входе. Поэтому в состав схемы ограничителя обязательно долж­ ны входить нелинейные элементы: электронные лампы, либо полу­ проводниковые диоды или триоды.

Ограничители находят широкое применение в импульсной тех­ нике. Двухстороннее ограничение весьма часто используется для преобразования синусоидального напряжения в напряжение тра­ пецеидальной формы (рис. 13.4).

На практике обычно стремятся к получению напряжения с малой длительностью фронта и спада. Из рис. 13.4 видно, что при постоянных параметрах входного синусоидального напряжения этого можно добиться, сближая пороги ограничения. Если раз­ ность

104

середине фронта, т. е. при t —t0. Из формулы (13.5) находим

(13.6)

Наименьшая длительность фронта получается при cos 2 к Ft — -~1, т. е. когда вырезается часть синусоиды вблизи ее нулевого значения. В этом случае

Формула (13.7) показывает, что для сокращения длительности фронта следует уменьшать пороги ограничения Um и Um и увеличивать амплитуду входного напряжения (JMвх, причем дли­ тельность фронта сокращается при увеличении частоты синусо­ идального напряжения. Для получения симметричного напряжения на выходе часто полагают, что пороги Um и Umi равны по абсо­ лютной величине и имеют разные знаки. Тогда

(13.7')

ф *F U UBX

Преобразование синусоидального напряжения в трапецеидаль­ ное используется для получения периодической последовательно­ сти коротких импульсов. Для этого на выходе двухстороннего ог­ раничителя включают укорачивающую цепь (рис. 13.6,а). На ее

Рис. 13.6а. Функциональная схема преобразования

синусоидального напряжения в короткие импульсы.

■лгч

выходе образуются короткие импульсы в моменты перепада на­ пряжения ограничителя (рис. 13.6,6). Иначе говоря, их положе­ ние во времени приблизительно соответствует положению нулей синусоидального напряжения. Очевидно, для лучшей фиксации

105

временного положения коротких импульсов необходимо, чтобы фронт и спад напряжения были как можно короче, т. е. нужно ис

ЛЛ Л можно выделитьШ импульсы1 , амп­

пульсных помех или в различных декодирующих и счетных уст­ ройствах.

§ 13.2. ДИОДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ДИОДА

Самыми простыми нелинейными элементами, которые могут быть использованы для ограничения, являются вакуумные и по­ лупроводниковые диоды. На рис. 13.8 показана вольт-амперная характеристика вакуумного диода. Если > 0, то ток /д через диод изменяется пропорционально напряжению ил и характерис тика диода линейна. Только в области малых положительных на­

в ту же сторону от анода к катоду. Поэтому говорят, что диод об­ ладает односторонней проводимостью.

106

(13Л)

ление /?]д, которое в данном случае равно его сопротивлению по постоянному току «Од.

Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода показана на рис. 13.10. В отличие от вакуумного диода при ид< 0

ток через диод протекает в обратном направлении. Однако величи­ на его значительно меньше прямого тока (при ид> 0). Поэтому приближенно можно считать, что полупроводниковый диод также обладает односторонней проводимостью и пригоден для ограниче

107