Усилитель-ограничитель на биполярном транзисторе.
Довольно часто требуется, что бы ограничитель в нужные моменты времени, не просто повторял входной сигнал, а усиливал его. Например, это требуется при преобразовании синусоидального сигнала в меандр. В таких ограничителях в качестве нелинейного элемента используется транзистор. Отличительной особенностью работы усилителей –ограничителей является пониженное напряжение питания Еп и требование значительной амплитуды входного напряжения.
Схема усилителя-ограничителя приведена на рис.10а, работа поясняется на рис.10б.
iб t
Еп Iк ТН R1 Rk C2 C1 Uвых
Uвх »
R2 Сэ ТО
Rэ Uэк
Uвых
а) б)
Рис.10.
Усиление сигнала осуществляется при расположении рабочей точки в линейной области, а ограничение за счет использования нелинейных областей вольт-амперной характеристики. Ограничение сверху возникает при попадании рабочей точки в область отсечки, ограничение снизу – в область насыщения.
В последнее время все более широкое применение находят ограничители на операционных усилителях. На рис.11 приведена схема и передаточная характеристика одного из них .
VD1 VD2 Uвых
R2
R1 UVD1 +UVD2
О
Uвх
» Uвх
Uвых
а) б)
Рис.11
Выходные эпюры приведены на рис.8б. UVD1 – напряжение стабилизации стабилитрона, UVD2 – прямое падение напряжения на диоде.
Основой рассматриваемого ограничителя является инвертирующий усилитель на ОУ. При Uвых,< UVD1 +UVD2 диод закрыт и устройство работает в усилительном режиме. При Uвых,> UVD1 +UVD2 диод открыт, а VD1 находится в режиме стабилизации. Uвых ограничивается на уровне UVD1 +UVD2 , при этом входной напряжение определяется выражением:
Uвх,= -(UVD1 +UVD2)R1/R2
Для двухстороннего ограничения диод VD следует заменить стабилитроном. Схема и передаточная характеристика приведены на рис.12.
VD2 VD1
Uвых
R2
R1 U СТ VD2 +U ПР VD1
О Uвх2
Uвх Uвх1 Uвх
Uвых U СТ VD1 +U ПР VD2
а) б)
Рис.12.
На рис.12б использованы обозначения: U СТ VD – напряжение стабилизации стабилитрона , U ПР VD – прямое падение напряжения на нем.
При положительном выходном напряжении и Uвых,= U СТ VD2 +U ПР VD1 VD1 используется как диод, и Uвых ограничивается на этом уровне. При отрицательном выходном напряжении VD2 используется как диод и при Uвых,= - ( U СТ VD2 +U ПР VD1) оно стабилизируется на уровне суммы напряжений.
Входные напряжения, при которых начинаются ограничения рассчитываются по формулам:
Uвх1 = ( U СТ VD1 +U ПР VD2)R1/R2 Uвх2 = -( U СТ VD2 +U ПР VD1)R1/R2
Дата добавления: 2020-07-18; просмотров: 537;