Цей метод формування імпульсів має вельми істотна перевага, що полягає в тому, що стабільність частоти вхідного синусоїдального напруги може бути досить високою, і, отже, частота сформованої періодичної послідовності імпульсів буде також строго постійною. Ця перевага буде реалізовано, якщо в якості генератора синусоїдальних коливань буде працювати кварцовий генератор.
Основним завданням при формуванні імпульсів з синусоїди є отримання імпульсів, по можливості близьких за формою до прямокутним, тобто з найвищою крутизною фронту і зрізу.
Нехай на вхід двостороннього амплітудного обмежувача подається синусоїдальна напруга (ріс.2.18). Оскільки обмежувач двосторонній симетричний, то
Напруга на виході буде слідувати за напругою на вході до тих пір, поки не досягне величини Еп. Напруга на виході буде визначатися як
Якщо врахувати, що тривалість фронту # 964; ф значно менше періоду синусоїди Т, тобто і, отже,, то можна функцію синуса замінити його аргументом. В результаті отримаємо:
Ріс.2.18. Отримання прямокутних імпульсів при двосторонньому
симетричному обмеження синусоїди
Після нескладних перетворень отримаємо
З цього виразу випливає, що формується напруга буде тим ближче до прямокутної форми, чим більше буде амплітуда синусоїди, чим більше її частота і чим менше буде поріг обмеження Еп. Однак нескінченно збільшувати амплітуду синусоїди на вході обмежувача не можна, так як це напруга обмежена величиною допустимої електричної міцності елементів схеми. Щоб все-таки збільшити крутизну фронтів формованих імпульсів, отримане після обмеження напруга посилюють і знову обмежують до тих пір, поки не отримають необхідного значення крутизни фронтів.
Залежно від способу включення діода і навантаження розрізняють два види обмежувачів:
· Діодні обмежувачі з послідовним включенням діода
· Діодні обмежувачі з паралельним включенням діода і навантаження.
Діодні обмежувачі з послідовним включенням
Обмежувачі з нульовим порогом обмеження.
Схема такого обмежувача приведена на рис.2.19, а. Епюри напружень показані на рис.2.19, б.
Рис.2.19. Послідовний обмежувач з нульовим порогом
а) схема діодного обмежувача; б) епюри напружень.
Зі схеми випливає, що вхідна напруга Uвх розподіляється між діодом VD і резистором навантаження Rн. Від співвідношення їх опорів залежить, яка частина напруги Uвх виділяється на виході. Опір діода в прямому направленііRпр <
Таким чином, розглянута схема забезпечує обмеження вхідної напруги знизу з порогом обмеження, рівним нулю.
Обмеження зверху з нульовим порогом обмеження можна отримати, змінивши полярність включення діода (ріс.2.20, а, б).
Ріс.2.20. Послідовний обмежувач з нульовим порогом
а) схема діодного обмежувача; б) епюри напруг
Обмежувачі з нульовим порогом обмеження застосовуються для виключення імпульсів певної полярності з послідовності різнополярних імпульсів (рис.2.21).
Рис.2.21. Отримання імпульсів однієї полярності з послідовності
Обмежувачі з ненульовим порогом обмеження.
Для отримання порога обмеження, відмінного від нуля, послідовно з навантаженням включають напруга смещеніяЕсм. рівне заданої порогу обмеження.
У схемі, зображеної на ріс.2.22, при відсутності вхідного сигналу від джерела зсуву ЄСМ на катод діода VD подається негативний потенціал, а анод діода через джерело вхідного сигналу з'єднується з позитивним полюсом + ЄСМ. Діод зміщується в прямому напрямі, тобто робоча точка діода зсувається вправо по ВАХ.
Ріс.2.22. Обмежувач знизу з негативним порогом обмеження:
Таким чином, до надходження вхідного напруги діод відкритий і через резистор Rн протікає струм, що створює на ньому напругу з полярністю, вказаною на малюнку. Якщо знехтувати опором джерела сигналу і як і раніше вважати, чтоRн >> Rпр. то основним опором в ланцюзі буде Rн. тому до початку дії Uвх напруга на нагрузкеURн ≈ ЄСМ і U вих = URн - ЄСМ ≈ 0. Позитивна полуволна напруги Uвх діє згідно з ЄСМ і майже повністю (тому що Rн >> Rпр), виділяється на резисторі Rн. Тому URн = ЄСМ + Uвх і U вих = URн - ЄСМ = Uвх. тобто вихідна напруга, починаючи наростати від нуля, повторює всі зміни вхідної напруги.
При дії негативної напівхвилі вхідного напряженіяісточніка ЄСМ і Uвх виявляються включеними зустрічно, так що результуюча напруга в ланцюзі буде равноUвих = ЄСМ - Uвх. гдеUвх - абсолютне значення напруги. Поки напруга ЄСМ - Uвх> 0, діод залишається зміщеним в прямому напрямку, він проводить струм і напруга на виході дорівнює вхідному.
В деякий момент часу напруга негативної напівхвилі досягає значення, рівного -Есм. Починаючи з цього моменту, діод закривається, і подальше увеліченіеUвх не впливає на вихідну напругу. Таким чином, розглянута схема забезпечує обмеження знизу з негативним порогом Uогр = - ЄСМ.
Якщо в схемі ріс.2.22 змінити полярність джерела зсуву ЄСМ
і напрямок включення діода, то вийде схема, зображена на рис.2.23
Рис.2.23. Обмежувач зверху з позитивним порогом обмеження:
Як і в попередній схемі, тут до початку дії Uвх напруга на виході дорівнює нулю. З початком дії позитивної напівхвилі вхідної напруги діод буде проводити струм до того моменту, коли величина Uвх. діючого на катоді, стане рівною потенціалу анода (тобто + ЄСМ), після чого діод закривається. У замкненому стані діод буде перебувати до тих пір, поки що зменшується на катоді напруга Uвх не стане знову рівним потенціалу + ЄСМ. після чого діод знову відмикається, і через нього і резистор Rн починає протікати струм. Таким чином, розглянута схема забезпечує обмеження зверху з позитивним порогом Uогр = + ЄСМ.
Розгляд інших поєднань полярності джерела зсуву і напрямки включення діода не складно.
Комбінуючи обмеження зверху і знизу, можна отримати двосторонній обмежувач (Рис.2.24), який використовується для отримання трапецеїдальних імпульсів з синусоїдальної напруги. Діод VD1 пропускає позитивну півхвилю вхідної напруги, але обмежує негативну півхвилю на рівні - ЄСМ. подібно схемою ріс.2.22. Діод VD2 пропускає на вихід схеми негативну півхвилю, але обмежує позитивну півхвилю на рівні + ЄСМ. подібно схемою рис.2.23.
Рис.2.24. Двосторонній симетричний обмежувач:
Необхідно мати на увазі, що тимчасові е діаграми, зображені на ріс.2.22 ... 2.24, відповідають ідеальному диоду, у якого Rпр = 0
Переваги схем з послідовним включенням діода і навантаження:
· Чітке (чисте) обмеження, тому що діод в замкненому стані відключає навантаження від вхідного ланцюга.
Недоліком схем з послідовним включенням діода і навантаження слід вважати те, що при великій крутизні фронту вхідного напруги
(Тобто при роботі з високочастотними складовими спектра) починає позначатися паразитна ємність схеми, яка разом з опором навантаження створює диференціюються ланцюг, що спотворює форму вихідної напруги.