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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2024

Просмотров: 55

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ния. Пренебрегая обратным током, будем для него также пользо­ ваться идеализированной характеристикой (рис. 13.9).

При идеализации свойств полупроводникового диода не учи­ тывается резкое возрастание h при больших отрицательных на­ пряжениях «д, так как в ограничителях обратные напряжения в большинстве случаев не слишком велики.

На практике используются два вида диодных ограничителей: с последовательным и параллельным включением диода. При изу­ чении их диоды считаются безынерционными элементами, т. е. не учитывается влияние междуэлектродиых емкостей. 'Гак как свой­ ства вакуумных и полупроводниковых диодов одинаковы (при ука­ занных упрощениях), то далее изображаются только схемы с пос­ ледними.

На рис. 13.11 показана схема ограничителя, в которой диод, включен последовательно с сопротивлением нагрузки /?„. Условим­ ся считать, что напряжение на входе иьх положительно, если под его действием возникает ток, протекающий в направлении, показан­ ном на рис. 13.11 стрелкой. Это, очевидно, соответствует включе­ нию на входе источника, э.д.с. которого имеет полярность, указан­ ную на рис. 13.11. Построим характеристику ограничителя м8ЫХ==

=/ ( « в 0 -

Если «вх > 0, то диод открыт, и через него протекает ток /л, ко­ торый на сопротивлении R H создает напряжение

Рис. 13.11.

Последовательная

Рис. 13.12,

Эквивалентная

схема диодного ограничителя

схема диодного ограничи­

снизу

при и„я—0.

теля

при ивх > 0.

Эквивалентная схема ограничителя для этого случая приведена на рис. 13.12. Для нее можно составить уравнение

^вх - R i A т ^ВЫХ

{R\Д I" R»)l

откуда

 

Тогда при йвх > 0

 

 

(13.11)

108

Если «вх < 0, то ток в цепи должен был бы протекать в обрат­ ном направлении, что невозможно из-за односторонней проводи­

мости диода. Следовательно, в этом случае диод заперт,

ток /д— О,

а значит, при ивх < О

 

«..„л 0.

(13.12)

На основании соотношений (13.11) и (13.12) можно построить характеристику ограничителя, приведенную на рис. 13.13. Угол наклона 6 характеристики при «„*>О можно определить из соотношения

(13.11):

[ а 3 =

R*

(13ЛЗ)

 

и ,sx

R\i

+ Rh

А

 

 

Вид характеристики ограничителя на-

т "кс‘

 

поминает вид

вольт-амперной характе-

(J,m~ 0.

ристики диода.

Она

показывает, что в

чителя снизу при

рассматриваемой

схеме

производится

0.

ограничение снизу,

причем порог ограничения б/пн =

На рис. 13.14 для примера показан процесс ограничения им­

пульсов экспоненциальной

формы. Отрицательный

импульс це­

ликом срезается, тогда как положительный проходит на выход схе­ мы.

к/»■_'

Г ‘

t

Рис. 13.14. Ограничение импульсов в схеме диодного ограничи­ теля снизу.

-l-o----- —

SX

'—

?ч ------1

LI.

 

- 0 _____]с___ _

Рис. 13.15. ПоследовательЩная схема диодного огра­ ничителя сверху

при 1/пв =0.

Из соотношения

(13.11) видно, что при «вх > 0 мгновенные зна­

чения напряжений

«ВЫх и «вх пропорциональны друг другу. Зна­

чит, форма положительного импульса не изменяется, но его амп­ литуда несколько уменьшается, так как часть входного напряже­ ния падает на диоде. На практике имеет место неравенство Ra^ R \^ поэтому уменьшение амплитуды незначительно. Очевидно, в этом случае tg о =; 1.

На рис. 13.15 приведена схема диодного ограничителя с после­ довательным включением диода для ограничения сверху. Она от­ личается от схемы для ограничения снизу (рис. 13.11) только тем,

109

что изменена полярность включения диода.

Если

по-прежнему

считать, что

ивх

положительно, когда источник э.д.с.

создает раз­

ность потенциалов с полярностью,

показанной на рис. 13.15, а на­

 

 

правление тока — положительным, если ток

 

 

течет, как показано стрелкой, то легко видеть,

 

г/.

что благодаря

изменению полярности включе­

 

ния диода он будет проводить только при от­

У

’

рицательном напряжении на входе.

Рис. 13.16. Харак­

Характеристика этой

схемы

построена на

теристика

диод­

рис. 13.16.

Рис. 13.17

иллюстрирует процесс

ного ограничи­

ограничения

экспоненциальных

импульсоз.

теля сверху при

Порог ограничения по-прежнему остался рав­

Una= 0.

ным нулю:

= 0.

 

 

 

 

 

 

Для схемы (рис. 13.15) получаем следующие соотношения меж-

ду напряжениями ивых и и^х*

При

 

 

 

при иех < 0

 

 

= 0;

 

(13.14)

 

 

 

Rи

 

 

 

 

ик

 

 

(13.15)

 

 

Rn 4' Ru

 

 

 

 

 

 

Чтобы изменить порог ограничения Un , в цепь ограничителя включают источник смещения. Рассмотрим работу схемы для ог-

 

 

 

о

 

 

 

Л>//

 

 

 

■о

Рис.

13.17. Ограничение

Рис. 13.18. Последова­

импульсов в схеме

тельная схема диодного

диодного ограни­

ограничителя снизу

 

чителя сверху.

при

U„н < 0.

раничения

снизу в этом случае

(рис. 13.18).

Будем считать, что

полярность напряжения Е источника смещения положительна, ес­ ли под действием Е ток /д через диод возрастает (рис. 13.18).

При положительном напряжении на входе диод открыт и экви­

валентная схема

ограничителя имеет вид, показанный на рис.

13.19. Составляя

уравнение Кирхгофа

мвх

Е —U(Rin +

/?н),

находим ток диода

 

 

/

— Увх + Е

( 13. 16)

д

7?,* + Ra •

 

по

Из формулы

(13.16) видно, что ток гд —- 0, если wBX^r- — Ё. Сле­

довательно, диод открыт не только

при

положительном, но и

при отрицательном напряжении на вхо­

 

де, когда

оно

по абсолютной величине

 

меньше

Е, т.е. при

ивх> — Е.

Только

 

когда ивх, будучи отрицательным, стано­

 

вится по

абсолютной

величине

больше

 

Е (ивх< — Е),

диод

запирается,

и

ток

■Дм

0.

Поэтому в рассматриваемой схеме

при

ивх> -

Е

 

 

 

 

 

 

 

Ян

 

 

 

 

 

 

 

 

.

/д R н

- («ах ”1" Е') я „

R» ’

Рис. 13.19. Эквивалент­

 

и„ < -

Е

 

 

(13.17)

ная

схема

диодного

 

при

 

 

 

ограничителя

при

 

 

 

 

:0.

 

(13.18)

 

“ вх

>

— £ •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На основании формул (13.17) и (13.18) построена характерис­

тика ограничителя (рис. 13.20).

На этом же риСунке показан про­

 

 

 

 

 

цесс

ограничения

экспонен-

 

У*х

 

 

циальных

импульсов.

Так

 

 

 

как

диод запирается только

Usux

 

 

 

при

ивх< —Е,

 

то ограничи­

 

 

 

тель срезает лишь часть от­

 

 

 

F

 

 

Умх

 

рицательного импульса. Сле­

 

 

 

* Г R»

довательно, порог ограниче­

 

 

J

 

 

ния

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UnH-

-

Е.

 

 

 

 

 

J

I

 

 

 

 

 

 

Особенностью

характе­

 

 

 

 

 

Рис. 13.20. Ограничение импульсов

ристики

ограничителя

со

в схеме диодного

ограничителя

смещением

является то об-

 

снизу при

Unil < 0.

 

_стоятельство, что она не

 

 

 

 

 

проходит через начало коор­

динат. Поэтому в данной схеме не только производится ограниче­

ние,

но и кривая йвых сдвигается относительно кривой

ивх вверх

на

величину

 

 

 

U ВЫ Х Q — £

я„

(13.19)

 

 

R |д ! Ян

Если полярность напряжения источника смещения отрицатель­ на (рис. 13.21), то работа схемы ограничителя несколько изменя­ ется. В этом случае входное напряжение и смещение Е включены навстречу, следовательно, ток через диод равен

In --

(13.20)

 

Ru + Ra

 

Ш

Смотрите также файлы