Диодные ограничители с параллельным включением

Диода и нагрузки

 

Ограничители с нулевым порогом ограничения.

Схема такого ограничителя показана на рис.2.25.

а) б)

Рис.2.25. Параллельный ограничитель с нулевым порогом

ограничения сверху:

а) схема ограничителя; б) эпюры напряжений.

Необходимым элементом схемы является ограничивающий резистор R_огр, который выбирается из условия:

R_обр >> R_н >> R_огр >> R_пр,

где R_пр и R_обр – сопротивления диода, смещённого в прямом и обратном направлениях соответственно.

Входное напряжение ограничителя распределяется (делится) между R_огр и участком цепи, образованным параллельно включённым диодом и нагрузкой R_н. Когда на вход схемы поступает положительная полуволна входного напряжения, диод VD отпирается, через него протекает ток, и почти всё входное напряжение выделяется на R_огр (т.к. R_огр >> R_пр), а U_вых≈ 0. При поступлении на вход отрицательной полуволны диод оказывается запертым, и поэтому он не шунтирует нагрузку R_н (т.к. R_обр >> R_н). Входное напряжение делится между

R_огр и R_н, и так как R_н >> R_огр, то на нагрузке падает основная часть входного напряжения, поэтому U_вых ≈ U_вх.

В этой схеме диод открывается на время действия положительной полуволны входного напряжения. Поэтому на выходе выделяется по существу только отрицательная полуволна – схема обеспечивает ограничение сверху с нулевым порогом.

Хотя R_огр << R_н, часть входного напряжения выделяется на R_огр, поэтому даже при запертом диоде выходное напряжение несколько меньше входного. Сопротивление открытого диода мало (R_пр << R_огр), но не равно нулю, поэтому часть положительной полуволны входного напряжения на выходе всё-таки выделяется.

Если изменить направление включения диода (рис.2.26), то на выходе схемы выделится положительная полуволна – схема обеспечивает ограничение снизу с нулевым порогом.

а) б)

Рис.2.26. Параллельный ограничитель с нулевым порогом

ограничения снизу:

а) схема ограничителя; б) эпюры напряжений.

 

Ограничители с ненулевым порогом ограничения.

Если в цепь диода включить источник смещения, то можно получить уровни ограничения, отличные от нуля. В схеме, изображённой на рис.2.27, а, в отсутствие входного напряжения диод заперт и U_вых = 0.

а) б)

Рис. 2.27. Параллельный ограничитель снизу с положительным

ненулевым порогом ограничения:

а) схема ограничителя; б) эпюры напряжений.

Пока положительная полуволна не достигнет уровня отпирания диода, напряжение с входа передаётся на выход схемы. После того как U_вх превысит Е_см, диод откроется, и выходное напряжение перестанет изменяться вслед за входным. Отрицательная полуволна входного напряжения не может отпереть диод, и почти вся она выделяется на выходе. Таким образом, схема обеспечивает ограничение сверху на уровне Е_см.

Ограничение снизу на уровне – Е_см даёт схема, приведенная

на рис. 2.28.

а) б)

 

Рис.2.28. Параллельный ограничитель снизу с отрицательным

ненулевым порогом ограничения:

а) схема ограничителя; б) эпюры напряжений.

Комбинируя рассмотренные схемы, можно получить двусторонний ограничитель (рис.2.29).

а) б)

 

Рис.2.29. Параллельный ограничитель с двусторонним ненулевым

порогом ограничения:

а) схема ограничителя; б) эпюры напряжений.

 

До поступления входного напряжения диоды VD₁ и VD₂ заперты источниками смещения + Е_см1 и – Е_см2 соответственно, поэтому U_вых = 0. Во время действия положительной полуволны U_вх диод VD₂ остаётся запертым, и схема работает подобно схеме 2.27, а, выполняя ограничение сверху на уровне + Е_см1. Во время действия отрицательной полуволны U_вх запертым оказывается диод VD₁, и схема работает подобно схеме 2.28, а, обеспечивая ограничение снизу на уровне – Е_см2.