Усилители-ограничители

Наряду с ограничением сигнала осуществляют усиление. Усилители-ограничители могут формировать импульс ы необходимой амплитуды из малых сигналов порядка нескольких мВ. Основой усилителя- ограничителя может быть любой усилитель (операционный или на транзисторах). При использовании операционных усилителей, цепь ограничения сигнала включается в обратную связь.

Рассмотрим построение усилителя- ограничителя на основе инвертирующего усилителя.

Рис. 7.13. Усилитель- ограничителя на основе инвертирующего усилителя.

Для ограничения сигнала на выходе параллельно сопротивлению обратной связи R2 включают две параллельные цепи параллельного ограничителя.

Рис.7.14.Осциллограммы сигналов на усилителе-ограничителе.

При непроводящем состоянии диода VD1 и VD2 схема работает как обычный инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления , но если положительное напряжение на выходе достигнет величины и начнет его превышать, то произойдет открывание диода VD1. Напряжение на R2 и всей цепи обратной связи будет зафиксировано на уровне , следовательно, будет зафиксировано и выходное напряжение.

Диод VD1 закроется тогда, когда напряжение на выходе снизится до .

При открытом состоянии VD1 за счет нелинейной обратной связи в цепи диода VD1 происходит уменьшение коэффициента усиления так, чтобы выходное напряжение оставалось неизменным.

Цепь VD2 в первый полупериод не работает вообще. Во второй полупериод на выходе усилителя возникает отрицательное напряжение. Теперь VD1 не работает, а происходит открывание VD2, как только отрицательное напряжение на выходе превысит величину . Амплитуда должна существенно превышать необходимые уровни ограничения.

При открывании VD2 зафиксируется противоположная полярность напряжения на цепи обратной связи и, соответственно, напряжение на выходе, таким образом осуществляется ограничение и фиксирование уровня входного сигнала, при этом входной сигнал может быть очень мал.

Чем больше величина коэффициента усиления исходного усилителя , тем ближе будет форма выходных импульс ов к прямоугольным.

В тех случаях, когда требуется плавная регулировка уровня напряжения, на диоды в цепи обратной связи подается регулируемое напряжение смещения.

Рис.7.15.Схема с плавной регулировкой уровня напряжения.

Необходимым условием для фиксирования выходного напряжения на постоянном уровне является малость регулировочных сопротивлений по сравнению с сопротивлением обратной связи. Малость регулировочных сопротивлений необходима для того, чтобы при открывании соответствующего диода и возникновении тока через диод управляющее напряжение оставалось бы неизменным.

При фиксированном уровне ограничения, так же как и в схемах параллельных диодных ограничителей, в цепи обратной связи могут применяться стабилитроны.

При этом осуществляется ограничение выходного сигнала как отрицательной, так и положительной полуволны на одинаковом уровне.

Рис. 7.16. Схема с ограничением как отрицательной, так и положительной полуволны на одинаковом уровне выходного сигнала.

Если на выходе требуются однополярные импульс ы, то включается обычный стабилитрон:

- положительные импульс ы на выходе;

- отрицательные импульс ы на выходе;

Если сопротивление обратной связи R2 увеличивать, то будет возрастать исходный коэффициент усиления, при этом форма импульс а будет приближаться к прямоугольной, длительность фронтов будет уменьшаться. Если R2 убрать вообще (R2 ), то коэффициент усиления будет равен исходному коэффициенту усиления исходного ОУ (порядка 100 000 единиц), и в этом случае получим прямоугольные импульс ы. Т.е. в моменты перехода входного напряжения через ноль, выходной сигнал будет переходить от одной полярности ограничения к другой.

Такое устройство, которое при переходе входного сигнала через ноль изменяет полярность выходного напряжения при заданном уровне называют компаратором.

Компараторы используют для сравнения между собой нескольких сигналов.

Так если использовать и неинвертирующий вход и подавать на него некоторое постоянное напряжение, то в моменты времени, когда и будут одинаковы (разность равна нулю), полярность выходного сигнала будет изменяться.

Если будем изменять уровень , то будет изменяться соотношение между длительностью положительного и отрицательного импульс а. Следовательно, будет осуществляться так называемая широтно- импульс ная модуляция.

Рис. 7.17. Осциллограммы работы компаратора.

Поиск по сайту: