Kazarinov 1 (Раздаточный материал), страница 6

1.20, а). Графики напряжений на входе и выходе схемы сравнения даны на рпс. 1.20, б, Для простоты входное напряжеьше показано наклонной прямой. До момента времени !а напряжение на выл гр ходе сохраняется постоянным и равным Е + (»и. В момент времени 1е входное иаРис 1.20.

схеиы сравпе- пряжение и становится равным Е+(у нии с последовательным диод открывается и выходное напряжение включением авода сЬ„», снимаемое с нагрузки Й, начинает расти со скоростью, определяемой крутизной входного напряжения и„„. Для схемы сравнения важно обеспечить малую задержку Л! начала нарастания выходного напряжения относительно момента сравнения 1е.

Для этого необходимо выбирать диод с малым временем установления !т„прямого тока, малой проходной емкостью и стремиться к возможно малым паразитным емкостям схемы Са. Задержку А( можно уменьшить, увеличивая крутизну входного напряжения применением усилителя перед схемой сравнения, Для повышения крутизны выходного напряжения включается усилитель после схемы сравнения, Для формирования импульса в момент сравнения используются дифференцирующие цепи и 30 регеиератнвные схемы (например, блокипг-генератор), включаемые восле схемы сравнения, 'Ь2.~ Фиссирующие схемы. Для отделения схемы ограничителя от источника ограничиваемого напряжения по постоянному току обычно используется разделительный конденсатор, напряжение заряда которого приводит к смещению уровня ограничения (или в общем случае к смещению рабочей точки каскада другого назначения).

Найдем связь напряжения заряда конденсатора С с параметрами схемы на примере параллельного диодного ограпичьпеля (рис. 1.21, а) для случая, когда отсутствует постороннее смещение, а сопротивление источника, работающего на ограничитель, пренебрежимо мало. Так как обычно сопротивление открытого диода мало по сравнению с ограничивающим сопротивлением тт'„ то цепь заряда при положительном напряжении на диоде имеет сопротивление К,=-йа"т)(та+Я. Рис. 1.21. Сььещение рабачерь точки в параллельном диодноы огра- ничителе Для отрицательного напряжения на диоде сопротивление цепи разряда конденсатора )ср- — — )с. Приращение заряда во время положительного полупериода, согласно рис.

1.21, б, можно представить в виде тзь(а=-) 1,с)1. Так как ьа=(и„— (/с)г)т'„то Лд,=;- ~ (脄— (»с) г(1= — -' — '. ! с Яа Ла а Для разряда имеем с Адр — — ~ 1р д1=~- ~ (и໠— (Ус) б(= --'. 1 Яе ь Р ь ьс Р Таким образом, условие баланса Аь)а=Ась, являющееся Р' в то же время уравнением, определяющим смещение рабочей точки, сводится к равенству Х, Хе ~,.

Я (Х+Л,) —, или — = — Р=- =1+ —, р а ~т ьтз Йио Йа отсюда л ь,— 5, Яе о~ (1.45) 3! (ут (1 — Л) р 1»'в ийм ий ийа Выражение (1.45) дает возможность по заданному допустимому смещению рабочей точки выбрать необходимое соотношение сопротивлений.

Пример. Рассмотрим случай ограничения двусторонних импульсов прямоугольной формы (рис. 1.22) с амплитудой (7 и длительностью (в, следующих с периодом Т. Обозначив (Iс!(7 =- Л и коэффициент заполнения („~Т = р, найдем 'в» ((7 (~с) (ы = ('Т (! 7') Р 5,=5с(Т вЂ” 1„)+~(в=(7Т]Л(! — р)+ р1 следовательно, согласно выражению (1.45) 77 Зв — 5» (7Т (Л (1 — р)+р — (1 Л) р] Л В частном случае импульсов прямоугольной формы с коэффициентом заполнения р —..-0,5 получим ]»»Яв — --2Л!(1 — Л). Для получения, например, Л = — (ус((т' = 0,01 необходимо выбрать й = 2Л/(1 — Л) ]»ю — 0 02йю. Для устранения или уменыпения смещения уровня и применяются фиксирующие схемы.

Наиболее распространены диодные однополярные и двухполярные и, г фиксаторы уровня, Однополярная схема фиксации уровня отличается от схемы параллельного диодного ограничителя отсутствием ограничивающего сопротивления (рпс. 1.23, а и б). Если на вход схемы ~в поступает синусоидальное напря- жение или двухполярные импульсы Рнс. 1.22, Смещение рабочей точки сложноЙ формы, - например пряцрн ограничении прямоугольных маугальной, то при условии импульсов ]г >)Я„ конденсатор связи С бу- дет заряжен до амплитуды положительных или отрицательных импульсов в зависимости от полярности включения диода. При этом условии вершины импульсов будут фиксированы на уровне постоянного сме»цеиия Е, подаваемого на диод Д.

На рис. 1.23, а показана фиксация на нулевом уровне (Š†-0) положительных импульсов, а на рис. 1.23, б — отрицательных. Расчет фиксирующей схемы сводится к выбору диода и постоянной времени цепи 74С. С учетом выходного сопротивления источника импульсов Ив и входного сопротивления следующего за фиксатором каскада Е„„ (рис. 1.24) постоянная времени переходной цепи СЕ'= — С(тгв+]4]4„7(1(+И,„)1, если можно пренебречь сравнительно большим обратным сопротивлением диода ]с„р.

Постоянную времени нужно выбирать из обычных условий неискаженной передачи импульсов, т. е. би' = (7„(1 — е " ) — У„(„,»СК' ( Л(l„„. (1.461 Если Е„,~)Е и его вличнием можно пренебречь, то условие (1.46) сводится к неравенству С„„.(,7(Ев+(Р) С . й(7„.. (1.47) Выбор сопротивления )г должен удовлетворять условию Е: 0,2)г,бр (1.48) при максимальном обратном напряжении на диоде и максимальной рабочей температуре диода.

а> бу Рис. 1.23. Схемы фиксации н аременнйе диаграммьк а — савву в б — сверку Время после окончания импульса, в течение которого восстанавливается первоначальный заряд конденсатора, определяется постоянной времени зарядной цепи »т»» (в = ЗС ф„+ Ра). Сопротивлениями д» и )т„в, ий»х включенными параллельно открытому диоду, пренебрегаем ввиду того, что (т'„р мало, Таким обРа- Рнс.

1.24. Схема днодного фикса. зам, для уменьшения (, нужно тора с учетом 7(в н й„„ стремиться к уменьшению )Гв и выбирать диод с малым Е„р. Величину емкости конденсатора С желательно также выбирать наименьшей допустимой с точки зрения неискаженной передачи импульсов. Эффективность фиксации растет с увеличением отношения сопротивлений в цепях 2 и!р Квварввоаа 33 разряда п заряда емкости С. Поэтому прн выборе диода основное значение имеет отношение /т„,,//рлр, причем величину /(ьр находят построением на статической вольт-амперной характеристйке диода нагрузочной прямой, соответствующей /с„=/7л, и напряжении, равном Л(/,'„„— допустимому снижению напряжения на конденсаторе (см.

рис. 1.23). Пример. Задано выбрать параметры схемы фиксации постоянной составляющей прямоугольных импульсов длительностью /к=-1 мкс, амплитудой (/„к„,.=-.10 В, следующих с периодом повторения 1 крц, Импульсы поступают от источника с сопротивлением /гл=?5 Ом. Допустимое снижение напряжения на конденсаторе (определяющее искажение плоской части импульсов) А(/',„=-0,05 1/„„=0,5 В.

Диапазон рабочих температур от — 40 до + 50" С. Нормальную работу схемы фиксации в заданном диапазоне температур может обеспечить, например, диод Д-18, имеющий значительное отношение /с,„-рЯ„р, малое время восстановления прямого и обратного сопротивлений (ч: 0,1 мкс) и незначительную емкость (.= 0,5 пФ), Рассчитаем необходимые значения сопротивления нагрузки /с н емкости конденсатора С.

Для обеспечения искажений в пределах допуска необходимо выполнить условие (1.46), т. е. (й, + Л) С.= /к(/,„ //5(/;,„= 20 мкс. Из второго условия И 0,2йжр. Для дпзода Д-18 /с,ьр "-(/,яр~ля//,ь„=20/50 10 ~=-400 кОьз и, следовательно, /7==:80 кОм. Выберем 0=68 кОм. Тогда С=» ==-.=/к(/„„л/й(/д„,(/т',+/7) 0,3 мкФ.

Выберем конденсатор типа Эй( емкостью С=0,5 мкФ на напряжение 60 В. Проверим возмозкное время восстановления при выбранных параметрах: /,=-ЗС()ся+/с„). Для определения /7лр построим нагрузочную линию й„=/7„=75 Ом на статической вольт-амперпой характеристике Д-18 из точки и=И/;„=0,5 В.

Точка пересечения прямой с характеристикой диода, соответствующей наивысшей рабочей температуре / ,„ =50"'С, дает /,„=6 мй, что соответствует /ь'„ =- 150 Ом. Таким образом, время восстановления /,=3,05 10 '(75+150) =350 мкс, этоприемлемопри Т=1000мкс. Из рассмотренного примера видны требования к величине /с„ и й„р. При значительных величинах йк восстановление постоянной составляющей невозможно и поэтому перед фиксатором иногда используют эмиттерный повторитель с малым выходным сопротивлением. Рассмотренная простейшая схема диодного фиксатора применима только для фиксации основания или вершины пе(зедаваемых импульсов н в этом случае выходной сигнал является уннполярным относительно фиксируемого уровня.

Иногда возникает необходимость фиксации уровня биполярных сигналов. Наиболее типичен случай восстановления постоянной составляющей пилообразного напряжения, модулированного по амплитуде сннусоидальным напряжением, которое используется при создании радиально-круговой развертки. В этом случае применяются схемы фиксации, управляемые импульсами и„, синхронвзированными с передаваемым напряженнем и„(рис. 1.25). управляемые фиксаторы можно выпол- игл нить на диодах и триодах. При построении схемы на полупроводниковых приборах используется диодная схема. На рис.

1.26 показана эквивалентная схема иу простейшего варианта диодного управляемого фиксатора, В отсутствии управляющих нмпу.зисов диоды Д, и,Ця 1/гл д иу ьг еу Ряс. 1.27. Мостовая схема дяедного управляемого фиксатора Ряс. 1.26. Эквивалентная схема дяодного управляемого фиксатора После окончания сигнального импульса происходит уравнивание напряжений на конденсаторах с постоянной времени ту [СС~/(С+ Сь)] (/рл + /7у + Ялрь) (1.49) а затем заряд обоих конденсаторов через сопротивление /7, с постоЯнной вРемени т,.=(С-~-С,) )7о пРичем т.,)~т„так как /Р, выбирают много больше суммы (/7к+/сг+/7„„,). Здесь /ь'„и /гу— сопротивления источников сигнала и управляющих импульсов.