огр

вых,

бых

Рис. 11-33. Параллельные диодные ограничители, а - ограничитель сверху с отрицательным порогом и уровием1/д g= t/g --£; б - ограничите.пь снизу с положительным порогом и уровнем -п.нн-- мы; входной (нагрузочный) резистор следующего каскада; 2-характеристики;

3 - входное и выходное вых напряжения.

Al Дг

Вх 0-

Т +-JL

Риа 11-34. Двусторонний последовательный ограничитель.

о - схема с диодом 6Х2П; i?i=/?3=20 ком; Rs=2 ком; б - характеристика; в - диаграмма выходного напряжения (пунктиром обозначен входной сигнал за порогами

ограничения).

остается неизменным и равным - Е, т. е. происходит ограничение входного напряжения на уровне -Е. Когда диоды открыты ( вх<-£ для рис. 11-32, а и вх>-£ для рис. 11-32,6), выходное напряжение практически повторяет входное напряжение, так как из-за неравенства /?н>/?д падение напряжения на диоде невелико.

Если напряжение на вход последовательного ограничителя подается с предшествующего устройства через разделительный конденсатор, то вход ограничителя должен быть зашунтирован резистором Rp сопротивлением, имек1щим тот же порядок, что и сопротивление.е- При большой величине /?н может произойти изменение уровня ограничения, а при малом /?е нагружается источник сигналов.

Параллельные диодные ограничители сверху и снизу (рис. П-ЗЗ). В схеме выби-

рают /? <gi?orj><C/?л<С/?д.обр. При открытом диоде (когда вх> -Е для схемы рис. 11-33, G и вх<£ для схемы рис. 11-33,6) большая часть входного напряжения падает на резисторе /?огр и выходной сигнал практически остается неизменным, т. е. происходит ограничение. При запертом диоде выходное напряжение практически повторяет входное.

Двусторонние ограничители (рис. 11-34) можно получать, применяя ограничение снизу и сверху. Если во время действия положительной полуволны входное напряжение превзойдет величину Е2, диод Д2 запрется и уровень выходного напряжения будет поддерживаться неизмененным и равным +Е2. Если во время действия отрицательной полуволны входное напряжение становится меньше величины -Ей диод Д1 запирается и выходное напряжение остает-

ся неизменным и равным Ывых=- -

или при /?2</?з вых~-£i- Таким образом, ограничитель имеет нижний порог (уровень) ограничения -Ei и верхний порог (уровень) +£2-

Особенности использования полупроводниковых диодов, в схемах диодных ограничителей используют плоскостные и точечные полупроводниковые диоды. Плоскостные диоды имеют малое прямое сопротивление, (единицы и десятки ом) и большое обратное (до единиц мегом); в точечных диодах прямое сопротивление в 2-3 раза больше. Однако по сравнению с точечными плоскостные диоды обладают сравнительно большой емкостью (от единиц до сотни пикофарад). Из точечных диодов для ограничителей больше подходят кремниевые, поскольку они обладают большим обратным сопротивлением (до единиц мегом).

При ограничении импульсов длительностью больше 2-5 мксек хорошие результаты получаются при использовании плоскостного диода Д310. Для импульсов меньшей длительности обычно используются кремниевые точечные диоды.

При ограничении кратковременных импульсов (короче 1 мксек) необходимо считаться с эффектом накопления неосновных носителей в области р-п перехода, когда диод включен в прямом направлении. Вследствие этого в момент запирания диода увеличивается обратный ток и уменьшается обратное сопротивление. По мере рассасывания (рекомбинации) носителей обратный ток и обратное сопротивление восстанавливаются до исходных значений. Малое время восгтйпочления имеют некоторые импульсные диоды, например диод Д18 с временем восстановления 0,03-0,06 мксек.

Последовательное включение диодов увеличивает обратное пробивное напряжение (что позволяет подавать на вход ограничителей сигналы большой амплитуды). Однако при этом также возрастает величина прямого сопротивления, а отдельные образцы диодов одного типа имеют большой разброс обратных сопротивлений и пробивных напряжений (различие достигает 20 раз по сопротивлению и 2 раза по напряжению). Кроме того, обратные ветви диодов имеют неодинаковые температурные коэффициенты. Все это приводит к тому, что приложенное к цепочке последовательно соединенных диодов обратное напряжение распределяется неравномерно и в худших условиях оказывается диод с большим обратным сопротивлением. В такой цепи выход из строя одного диода может привести к пробою всех остальных.

Поэтому для исключения пробоя диодов желательно предварительно подобрать диоды по величине обратного тока при наибольшей амплитуде обратного напряжения. (Обратные токи не должны различаться более чем на 10%). Из-за того что характеристики обратных токов у различных экзем-

пляров диодов неидентичны, особенно при изменении температурных режимов, для надежной работы каждый диод целесообразно шунтировать резисторами сопротивлением

; o,2E,

обр.макс

где t/обр.макс - наибольшая амплитуда обратного напряжения; /обр.макс - наибольший обратный ток

при (7обр.макс.

Параллельное включение диодов можно применять для повышения величины прямого тока; при этом рекомендуется или производить предварительный отбор образцов по величине прямого сопротивления, или включать в каждую ветвь последовательно с диодом небольшое выравнивающее сопротивление; это сопротивление, однако, должно быть значительно больше прямого сопротивления диода и имеет обычно порядок 5-10 ом.

Ограничители с опорными диодами (стабилитронами)

Для стабилитронов характерен пробойный режим, который наступает при определенном напряжении Uon и характеризуется ничтожным дифференциальным сопротивлением (рис. 11-35). Пробойный режим не

В SftO В,95 е,90 о

f

Рис. 11-35. Характеристика стабилитрона (опорного диода).

а - общая характеристика; б - детальная характеристика в области пробойного напряжения; ОС - участок характеристики для прямого направления включения; OA - участок высокого сопротивления для обратного включения: АВ - участок малого сопротивления для обратного включения (пробивной режим); пробивное напряжение.

связан с движением через переход неосновных носителей, поэтому в опорном диоде отсутствуют инерционные явления, обусловленные накоплением и рассасыванием носителей. В области положительных (прямых) напряжений на электродах характеристики опорных диодов не имеют существенных особенностей по сравнению с характеристиками обычных диодов.

Схема ограничителя с опорным диодом отличается от схемы параллельного ограни-

чителя только обратным включением диода. Порог ограничения в схеме ограничителя сверху (рис. П-36, а) равен опорному напряжению Uon- Сопротивление органи-чительного резистора Jorp выбирается из условия RoTp Яд.п, где /? .п - сопротивление диода на пробивном участке. Для получения ограничителя снизу опорный диод включается в противоположном направлении; порог ограничения становится при этом равным Uon-

Яогр

Рис. П-36. Ограничитель сверху с опорным диодом.

а - схема: ОД - опорный диод; Rop- сопротивление ограничителя; i?, - эквивалентное сопротивление нагрузки последующих каскадов; ор > > ?д.п; В - эквивалентная схема опорного диода; в -входное и и выходное Ugx напряжения; порог ограничения равен f-Q

Рис. П-37. Двусторонний ограничитель с опорными диодами.

а -схема; если входное напряжение и превышает -f f др, пробивается нижний диод ОДц и шунтируется открытым верхним диодом; если вх падает ниже -Соп пробивается верхний диод ОДг и шунтируется открытым нижним диодом; б-характеристика C/n.H=fn.B=ton-

При построении схем ограничителей следует иметь в виду, что в области обратного включения для опорного диода справедлива эквивалентная схема на рис. 11-36,6. При подаче двуполярных сигналов происходит двустороннее ограничение, обусловленное правой ветвью характеристики диода и наличием пробойного участка.

Опорные диоды можно соединять последовательно (для увеличения порога ограничения) и встречно (для образования схем двусторонних симметричных ограничителей рис. 11-37). Параллельное соединение стабилитронов не допускается.

Рис. П-38. Схема сеточного ограничителя сверху.

Vp c.k--*<= c.k=

га 1 -Н2 ком.

Ограничители с усилительными элементами

Использование в схемах ограничителей усилительных ламп и транзисторов позволяет осуществить ограничение с одновременным усилением. Ограничение происходит, когда лампа или транзистор под действием входного сигнала переходит в нелинейный режим.

Ограничители с усилительной лампой. Ограничение входного сигнала снизу достигается путем отсечки анодного тока, а ограничение сверху можно получить в сеточном и анодном ограничителях.

Сеточный ограничитель (рис. 11-38) создает ограничение из-за нелинейных свойств участка сетка -катод лампы, который действует как диод в схеме параллельного диодного ограничителя (рис. 11-33, а). После появления сеточного тока напряжение на сетке лампы не изменяется, поскольку ЯотрУ Rc.k (где Rc.k - сопротивление участка сетка - катод лампы в области сеточных токов). Вследствие этого напряжение на аноде также остается постоянным.

Анодный ограничитель действует при достаточно больщом сопротивлении анодной нагрузки, при котором в момент достижения напряжения на сетке порога ограничения устанавливается режим насыщения (рабочая точка выходит на линию критического режима, см. стр. 555), так что дальнейший рост напряжения на сетке не меняет величины анодного тока и напряжения на аноде лампы (см. рис. 11-27, е).

В ламповых ограничителях целесообразно использовать пентоды с разной отсечкой анодного тока (6Ж2П, бЖШ и др.).

Двустороннее ограничение дает схема на рис. 11-39, G. При положительной полувол-

Рис. и-39. Двусторонние ограничители с двойными триодами. а- основная схема; б - схема с улучшенными характеристиками;- Еу - потенциалы для установки нижнего и верхнего порогов ограничения.