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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2024

Просмотров: 49

Скачиваний: 0

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

-~0. При запертом диоде действует эквивалентная схема (рис. 13.31,6). Подставляя значение нвых в формулу (13.25), находим

=

(13.27)

 

Ан

Вследствие того, что при запертом диоде имеется падение напря­ жения на сопротивлении /?огр, порог ограничения Um оказыва­ ется больше Е.

Эквивалентная схема ограничителя при открытом диоде пока­

зана на рис. 13.36, где учтено неравенство

С 7?н-

Напряжение

на выходе при открытом диоде равно

 

 

«вых = Е [ («вх - Е)

'

(13-28)

^М>Гр Г

 

 

Характеристика ограничителя приведена на рис. 13.37. На рис. 13.38 показан процесс передачи синусоидального напряжения через ограничитель.

Рис. 13.36.

Эквивалент­

 

 

 

ная схема

параллельно­

Рис.

13.37.

Характерно

го диодного

0 1 раничи-

тика

параллельного ди­

теля сверху с ненулевым

одного ограничителя

порогом

при

uBX> Е.

сверху при UnB =h 0.

Диодный

ограничитель с

параллельным

включением диода

может применяться для двухстороннего ограничения. В этом слу­ чае в одной схеме соединяются два ограничителя — сверху и снизу/ причем в цепь включают источники смещения Е 1 и Е2 разной по­ лярности (рис. 13.39).

Рассмотрим работу схемы, считая

ft„— со. Как

только напря­

жение йвх, будучи положительным, достигает величины

U„„-—E u

отпирается диод Д\. При дальнейшем

возрастании

ивх

благодаря

шунтирующему действию диода Д\ напряжение на выходе остает­ ся приблизительно постоянным и фиксируется на уровне Ех. Когда напряжение на входе, будучи отрицательным, достигает величины

Е2, отпирается

диод Д 2 и фиксирует

напряжение на выходе на

уровне Е2. Если

Ег< ивх < Е и то оба диода заперты, и напряже­

ние на выходе

следует за изменением

входного напряжения.

118


Рис. 13.3ft. Ограничение синусоидального напряжения в схеме параллельного диод­

ного ограничителя сверху

При UrtB Ф 0.

Рис. 13.39. Двухсторонний ограничи­ тель с параллельным включением диодов.

Рис. 13.40. Характеристика двухстороннего ограничи­ теля с параллельным вклю­ чением диодов.

119


рые обеспечивают не только сигналов.
Рис. 13.41. Двухстороннее ограничение синусоидаль­ ного напряжения при па­ раллельном включении диодов.

Характеристика ограничителя и графики, поясняющие процесс ограничения синусоидального напряжения, приведены на рис. 13.40 и 13.41. Так как характеристики па­ раллельной схемы ограничителя всег­ да проходят через начало координат, го сдвига кривой ивыХ не происходит.

Сравнение характеристик ограни­ чителей с последовательным и парал­ лельным включением диода показыва­ ет, что последовательная схема обла­ дает важным преимуществом, ибо да­ ет четкое ограничение. Но в парал­ лельной схеме не происходит смеще­ ния кривой ивых. Кроме того, здесь не требуется конструктивных изменений, поскольку диод включается парал­ лельно нагрузке. На практике исполь­ зуют обе схемы диодных ограничите­ лей. Так как они ослабляют сигнал, то наряду с диодами часто используют в качестве нелинейных элементов мно­ гоэлектродные лампы — триоды н пентоды, а также транзисторы, кото­

ограничение, но и усиление входных

§ 13.4. АНОДНОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ

Как показано в § 3.2 *, анодное ограничение имеет место в уси­ лительном каскаде с пентодом (рис. 4.5) при достаточно большой амплитуде входного сигнала. Двухстороннее ограничение синусо­ идального напряжения поясняется рис. 3.20. Теперь определим по­ роги ограничения Un„ и U„B и построим характеристику ограничи­ теля. Как видно из рис. 3.20, ограничение сверху наступает при

ugK— UgKp, когда «вх

« 1 = ^ пв-

Подставляя эти

значения в

уравнение

 

 

 

 

 

получим

 

WgK

“Т ^g>

 

 

 

UBB= U gKp- E g.

 

(13.29)

 

 

 

Ограничение снизу

происходит

при ugK = Eg0, когда и.вх —и1—

= Una. Поэтому

 

 

 

 

 

Um =

Ee0- E g= ~ [|£g0| -

\Eg\\.

(13.30)

* См. учебное пособие

«Методы

анализа

усилительных и импульс­

ных схем».

 

 

 

 

 

120


Если при двухстороннем ограничении

симметричного

сигнала

выбрать

 

 

 

 

 

 

р

_

£ g o

i

u s кр

 

и г ~

 

о

 

 

то

 

 

IJ

кр ...

F

 

/ / .

и

___

 

^ IIR

' - ' П Н

 

/-V

 

 

;-

т

Г 8о! - К 4 кР[].

(13.31)

Соотношение (13.30) показывает, что нижний порог ограниче­ ния Um можно регулировать изменением смещения E g и напря­

жения

запирания E go-

Последнее, как известно, зависит

от

типа

лампы

и напряжения

Еа. Верхний порог ограничения

£/пв

сог­

ласно уравнению (13.29) помимо смещения Es определяется так­

же величиной UgKp, которая зависит от сопротивления

R a.

При

возрастании R a

уменьшается

Ug кр

(если оно

отрица­

тельно,

то растет по абсолютной величине)

и верхний порог огра­

ничения

UnB. Регулируя

величину R a ,

можно добиться,

что огра­

ничение сверху наступит ка.х при отрицательных, так и при поло­

жительных ugK. Во избежание

перегрузки

источника

входного

напряжения сеточными токами

режим

ограничителя

выбирается

так, чтобы каскад работал только при ugK < 0.

 

Построим характеристику ограничителя

ивт = ия / (ивх). Ес­

ли и вк < чВх < Епв (Ее0 < ugK <

Ugкр ),

то

анодный ограничитель

работает как обычный усилительный каскад, для которого связь между напряжениями ил и ugK определяется зависимостью

«, = £Ло -

К0(иКк

- Eg) = и а0 -

Ко ывХ)

(13.32)

где Н0 — коэффициент

усиления

каскада;

 

 

£/а0 — напряжение на аноде при

ugK — Ее («вх — //., — 0).

Если ивх > UnB(ugK > UgKp),

то

вследствие

верхней

отсечки

анодного тока напряжение на аноде ограничено снизу, причем

“ а = « а » и „ - Еа — IaHRB.

(13.33)

Если uBX<U„„(ugK < E g0), то из-за нижней отсечки анодного тока напряжение на аноде ограничено сверху. Так как /а = 0, то

 

wa =

иамакс = Еь.

 

(13-34)

На основании

формул (13.32) — (13.34)

построена

характерис­

тика ограничителя

(рис. 13.42). Если учесть,

что реальные характе­

ристики анодного тока имеют

плавный загиб вблизи

ugK ~ Eg0, а

также вблизи линии критического режима, то характеристика огра­ ничителя имеет вид, показанный на рис. 13.42 пунктиром. Это

121


приводит к сглаживанию кривой напряжения на

выходе.

Значит,

в схемах анодных ограничителей целесообразно

применять лампы

 

 

 

с резкой

отсечкой

анодного

тока

 

 

 

как

снизу,

так

и

сверху.

С

этой

 

 

 

точки

зрения пентоды имеют

пре­

 

 

 

имущества перед триодами, у кото­

 

 

 

рых

наблюдается длинный

«хвост»

 

 

 

статических

характеристик

вблизи

 

 

 

Egо,

а также нечетко выражена ли­

 

 

 

ния критического

режима.

 

 

 

 

 

Как

видно

из

 

соотношения

 

 

 

(13.32), при

ограничении

симмет­

 

 

 

ричного сигнала уменьшение по­

 

 

 

рогов

Ь'т и Uim,

а

следовательно,

 

 

 

длительность tф ограниченного сиг-

Рис. 13.42.

Характеристика

нала

на

выходе

возможно

при

анодного

ограничителя.

сближении

 

величин

Е„л и UgKf>.

 

 

 

Для

этой

 

цели

включают

боль­

шое сопротивление Ra , что приводит к

возрастанию

по абсолют­

ной величине

/Л кр-

Однако чрезмерному увеличению

Ra препят­

ствуют паразитные

емкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая длительность фронта ограниченного сигнала на выходе

может быть определена по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О, ---= iф I + О, :

 

 

 

 

 

(13.35)

где /ф, длительность фронта ограниченного сигнала, опреде­ ленная без учета паразитных емкостен из соотношения

(13.7'; /ф —длительность заряда (разряда) паразитных емкостей,

определенная соотношением

 

/ф.

2,2 0„ .

 

 

При возрастании Ra уменьшается /ф,, но увеличивается пара­

зитная постоянная

времени 0„

и /ф... Поэтому увеличивать Ra име­

ет смысл лишь до тех пор, пока уменьшается

общая длитель­

ность фронта /ф ,

т. е. пока

величина

, не

становится срав­

нимой с

 

 

 

 

§13.5. СЕТОЧНОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ

Сеточное ограничение связано с использованием нелинейных свойств сеточной цепи. В анодной цепи производится только ли­ нейное усиление. На рис. 13.43 приведена схема сеточного ограни­ чителя с триодом. Он представляет собой усилительный каскад с анодной нагрузкой в виде сопротивления Ra , в сеточной цепи .ко­ торого последовательно с источником входного напряжения «„х включено сопротивление Rorр. Напряжение иа , снимаемое с анода лампы, поступает на выход каскада.