Rt, R2 и Ra, то выходное напряжение «вых меньше и нз-за падения напряжения на сопротивлении /?ист и диоде. Ток диода /д вследствие нелинейности диодных характеристик будет изменяться нелинейным образом относительно величины и. На рис. 12-2, в приведена типичная вольт-амперная характеристика диода. Для определения тока диода гд на вольт-амперной характеристике необходимо провести линию нагрузки для общего сопротивления цепи R. Сопротивление R можно определить из следующего выражения:

RiR-.Ru

тельная схема).

(последова-(12-2)

соотношение определяется выра-

Указанное жением

вых ИСТ Ъ i Г)

при запертом диоде).

(параллельная схема (12-4)

Несовершенное срезание входного сигнала в диапазоне входных напряжений, при которых диод проводит, обусловливается наличием сопротивлений Rl и Rs я конечным значением сопротивления диода. Выходное напряжение «вых» обусловленное несовершенным процессом срезания, можно определить с помощью вольт-амперной характеристики диода. В схеме срезания с параллельно включенным диодом вели-

Рис. 12-2. Схемы срезающих устройств и вольт-амперная характеристика диода.

Наклон определяется величиной -I/R. Линия нагрузки пересекает характеристику при значениях координат ы = Ид и = u/R~ = гд. Ток диода гд определяется точкой пересечения линии нагрузки и характеристики диода. Выходное напряжение «вых можно определить из выражения

RiRRh

ная схема).

(последователь-(12-3)

Для определения искажения сигнала, обусловленного нелинейностью диода, нужно найти значения «вых. связанные определенными значениями «ист. и построить соответствующую кривую.

Срезающие устройства с параллельным включением диода. В схеме на рис. 12-2 с параллельно включенным диодом можно получить четкое выделение требуемого сигнала, если сопротивление параллельного соединения /?ист и Ru является большим по сравнению с суммой внутреннего сопротивления диода R и параллельно соединенных сопротивлений Ri и R-Если величина сопротивления источника R., не обеспечивает необходимого срезания, то можно включить последовательно с источником напряжения u„(.t дополнительное сопротивление. Для идеального срезания входной сигнал должен эффективно ограничиваться на уровне t/n в период проводимости диода. Когда диод не проводит, выходное напряжение Ub„x пропорционально напряжению источника Ищт и определяется делителем напряжения /?ист> /ди-

чина общего сопротивления цепи R, соединенного последовательно с диодом, определяется уравнением (12-5) (см. рис. 12-2, б):

RaRntn 1 R1R2

Rn Ra

Ri + R,

(параллельная (12-5)

схема).

Напряжение и ток, соответствующие точкам пересечения линии нагрузки с осями (см. рис. 12-2, в), определяются выражениями

R» и

(12-6) (12-7)

Напряжение Нд на диоде и ток диода гд при заданной величине «„т определяются точкой пересечения линии нагрузки, крутизна которой определяется величиной 7/7?, с характеристикой диода. Величина выходного напряжения «вых в течение интервала срезания определяется выражением

RiRi

при открытом диоде).

(параллельная схема (12-8)

Определяя значения «вых, соответствующие значениям «ист. при которых диод проводит, можно построить кривую зависимости «вых от «ист для интервала проводимости диода. Значения «вых в течение интервала времени.

когда диод закрыт, могут быть определены с помощью уравнения (12-4).

При анализе как параллельной, так и последовательной схем срезающего устройства реактивное сопротивление разделительного конденсатора С на рабочей частоте принято пренебрежимо малым. Сделано также допущение,что влияние шунтирующей емкости нагрузки является пренебрежимо малым.

При анализе как параллельной, так и последовательной схем срезания предполагалось, что применяется либо ламповый, либо кремниевый кристаллический диод. В случае применения германиевых диодов может оказаться необходимым прибегнуть к графическому решению для интервалов, в которых диоды имеют обратное смещение, так как обратное сопротивление германиевого диода может оказаться достаточно малым для заметного изменения действия срезающего устройства.

дает мгновенное значение выходного напряжения «вых-

Режим работы несколько отличается для сигналов, обусловливающих протекание большого сеточного тока. Если сопротивление велико, а постоянная времени RCf много больше периода действия входного сигнала, то срезающее устройство работает в режиме срезания с постоянной амплитудой. Такой режим работы получается в связи с протеканием сеточного тока при подаче положительного напряжения на сетку. Напряжение на

Рис. 12-3. Схема срезающего устройства на триоде и ее графический анализ. - динамическая характеристика передачи

12-16. Срезающее устройство на много-злетродных лампах. В многоэлектродной лампе с резкой отсечкой анодного тока на управляющую сетку может быть подано такое смещение, при котором лампа работает в качестве срезающего устройства. Если лампа имеет смещение ниже напряжения отсечки, то на выходе получаются только те части входного сегочного сигнала, при которых протекает анодный ток лампы.

На рис. 12-3, а приведена схема срезающего устройства на триоде, работающего так же, как усилитель и фазоинвертер. Пренебрегая током, протекающим через сопротивление R, можно полагать, что источник не нагружен, если положительное пиковое значение входного сигнала не вызывает протекания сеточного тока

Анализ схемы такого рода может быть проведен с помощью динамической характе-)истики(см. §3-3 б), приведенной на рис. 12-3,6. вначале необходимо провести прямую через точку, соответствующую напряжению смещения U.Q. Если относительно этой прямой нанести в масштабе входной сигнал, например синусоидальный, то положительные части входного сигнала, которые обусловливают проводимость лампы, могут быть перенесены на характеристику анодного тока последовательно, точка за точкой, для получения формы выходного тока. Как видно, из-за нелинейности характеристики в области отсечки анодного тока триода получаются некоторые искажения. Произведение мгновенного значения (вых и сопротивления параллельного соединения R и /?н

сопротивлении R, обусловленное протеканием сеточного тока через него, увеличивает действующее смещение до некоторого нового значения и. Хотя напряжение U изменяется в зависимости от амплитуды входного сигнала, оно всегда будет несколько меньше напряжения положительного пика входного сигнала. Поэтому область проводимости лампы ограничивается мгновенными значениями входного сигнала, лежащими в пределах, обусловливающих появление сеточного тока и отсечку анодного тока. Указанный специальный тип срезающего устройства на триоде можно также отнести к классу ограничителей, так как амплитуда выходного сигнала в основном не зависит от амплитуды входного сигнала

12-2. ОГРАНИЧИТЕЛИ

Ограничитель служит для ограничения пиковой амплитуды сигнала до заданного максимального значения. В идеальном ограничителе отношение входного и выходного напряжений для всех значений входного сигнала вплоть до порога ограничения является постоянным. Выше порога ограничения отношение изменения приращения выходного напряжения к изменению приращения входного напряжения равно нулю. Для сравнения характеристик различных схем можно ввести пока затель качества а:

"-А"

(12-9)

где А - отношение изменения приращения выходного напряжения Ugix к приращению входного напряжения при

отношение изменения приращения выходного напряжения «вых к приращению входного напряжения при "вых > f/n;

номинальное предел ьное значение «вых-Ограничение может быть получено с помощью схем различного вида, а также при использовании специальных характеристик некоторых схемных элементов. В качестве примера можно назвать нелинейные сопротивления, разрядные приборы, диоды и многоэлектродные электронные лампы. Схемы ограничения вызывают значительное искажение выходного сигнала, когда амплитуда его превы-

и/ит

определена графически путем построения вольт-амперной характеристики нелинейного сопротивления. На рис. 12-4, б приведена типичная для указанного общего класса материала характеристика. Пользуясь теми же осями координат, можно провести линию нагрузки для приведенной схемы. Крутизна линии нагрузки определяется величиной - 1/(/?ист + КхУ, прямая проведена через точку, соответствующую значению U = «„ст- Точка пересечения линии нагрузки с осью 1 соответствует значению "ист/(/?истВыходное напряжение «вых па нелинейном сопротивлении при заданном значении «ист определяется точкой пересечения линии нагрузки с вольт-амперной характеристикой. Беря несколько значений и„ст и определяя соответствующие значения «вых можно построить кривую зависимости «вых от «„с, как показано

Рис. 12-4. Графический анализ ограничителя с нелинейным сопротивлением при \. 1 - нелинейное сопротивление. 2 - кривая ограничения, полученная с помощью нелинейного сопротивления, 3 - типичные кривые для идеальных ограничителей.

шает предельное пороговое значение. Примером значительного искажения формы сигнала в ограничителе является формирование прямоугольного колебания из входного синусоидального колебания.

12-2 а. Ограничивающие схемы с нелинейными сопротивлениями. Ограничение может быть осуществлено с помощью пассивного четырехполюсника, содержащего нелинейные сопротивления. В общем случае качество получаемого таким методом ограничения является относительно низким, гак как изменение сопро-гивления в зависимости от напряжения или тока происходит постепенно, а не скачкообразно.

Соотношение между напряжением и током нелинейного сопротивления может быть выражено уравнением

/ = kU,

(12-10)

где k - постоянная, равная первоначальной проводимости при нулевом (или очень малом) напряжении; п - показатель степени, характеризующий нелинейность сопротивления. Примером нелинейного сопротивления со значением п больше единицы является тирит. Сопротивление этого материала постоянному току уменьшается с увеличением тока или напряжения на зажимах. На рис. 12-4, а приведена схема ограничения с помощью нелинейного сопротивления указанного типа. Сумма сопротивлений /?„ст и Rx должна быть очень большой по сравнению с максимальной величиной нелинейного сопротивления. Характеристика схемы указанного типа может быть

на рис. 12-4, в. При постепенном ограничении показатель качества о имеет лишь тот смысл, что он связывает крутизну вблизи нулевого значения м„ст с крутизной при некотором большем значении м„ст-

Величина нелинейных сопротивлений, для которых п .меньше единицы, возрастает с увеличением тока или напряжения на зажимах. Большинство материалов обладает указанной характеристикой. Для ограничения с помощью элемента такого рода может быть применена схема, приведенная на рис. 12-5, а. Крутизна линии нагрузки определяется величиной - 1/(/?ист -t-/?=). Линия нагрузки строится так же, как на рис. 12-4,6. Указанным способом может быть определен ток ij через нелинейное сопротивление при заданно.м значении ист- Выходное напряжение «вых» следовательно, равно гJ?2• Во всех других отношениях графическое решение такое же, как для схемы на рис. 12-4. Оптимальное качество схемы получается при малом значении /?ист +по сравнению с минимальной величиной нелинейного сопротивления.

В схеме на рис. 12-6, а в качестве ограничителя используются два ламповых диода. Анализ этой схемы может быть проведен методом, примененным для схемы на рис. 12-4, а. Значение п для диодов приблизительно равно 1,5. Иногда вариант этой схемы, показанный на рис. 12-6, б, используется в качестве ограничителя переходного процесса или шумов. Входной сигнал этой схемы ограничивается незначительно. В данной схеме сопротивление /?2 должно быть значительно больше суммы сопротивлений RazTRx + д. а постоянная