Ограничители импульсных сигналов

Ограничителем называют нелинейный четырехполюсник, выходное напряжение которого повторяет входное напряжение, если последнее не выходит за уровни ограничения, и почти не изменяется, если входное напряжение выходит за эти уровни.

Для ограничения сверху применяют последовательные или параллельные диодные ключи, а также транзисторные ключи, работающие только в режиме отсечки или только в режиме насыщения. На рис. 1.1 показано ограничение синусоидального напряжения с помощью параллельного диодного ключа. Уровень ограничения равен уровню включения ключа. Аналогично получают ограничение снизу. Для двустороннего ограничения используют двойные ключи.

рис. 1.1. Диаграммы, поясняющие работу ограничителя сверху.

Применение ограничителей весьма разнообразно. С помощью ограничителей легко сформировать трапецеидальное напряжение из синусоидального. Если амплитуда входного напряжения значительно больше входного напряжения, то можно получить выходное напряжение, близкое по форме к прямоугольным импульсам. Другое применение ограничителей - сглаживание вершин импульсов, искаженных помехой или определяемых условиями формирования. Ограничители применяют также для формирования импульсов неизменной амплитуды, например в устройствах измерения временных или фазовых сдвигов между сигналами.

рис. 1.2. Сглаживание вершин импульсов с помощью ограничителя сверху.

1. Амплитудные селекторы

Обширная область применения - устройства амплитудной селекции (выделения). Амплитудным селектором называют устройство, предназначенное для выделения импульсов, амплитуда которых больше или меньше определенного уровня (уровня селекции), или импульсов, амплитуда которых находится в заданных пределах (рис. 1.3, а). При нулевом уровне ограничения можно выделять импульсы по полярности (рис. 1.3, б).

рис. 1.3. Выделение импульсов с помощью ограничителей.

2. Дифференцирующие и интегрирующие цепочки

Для формирования коротких импульсов служат дифференцирующие цепи - линейные четырехполюсники, у которых выходное напряжение пропорционально производной входного напряжения по времени:

,

где - коэффициент пропорциональности.

На приведены схемы простейшей дифференцирующей RC-цепи и диаграммы, демонстрирующие её работу прямоугольного импульсного напряжения. Для уменьшения длительности выходных импульсов следует уменьшить постоянную цепи . Можно показать, что при этом повышается точность дифференцирования входного напряжения.

рис. 1.4. Схема и диаграммы работы дифференцирующей цепи.

Интегрирующие цепи - четырехполюсники, у которых выходное напряжение пропорционально интегралу по времени от входного напряжения, - применяют для формирования импульсов реже, чем дифференцирующие цепи. Схема интегрирующей цепи отличается тем, что конденсатор и резистор меняются местами.