Ограничение амплитуды

Ограничение выходного параметра контура в допустимых пределах легко обеспечивается путем ограничения соответствующего задающего сигнала. Например, применительно к системе, показанной на 77, для ограничения выходного параметра Xi необходимо обеспечить сигнал задания на входе регулятора Р/ в пределах .Хз1^= ^1доп, что удобно выполнить, ограничив выходной сигнал регулятора Р2. Такое ограничение осуществляется путем включения стабилитрона (или регулируемого блока ограничения) параллельно цепи обратной связи регулятора Р2. При достижении напряжением выхода Р2 уровня ограничения стабилитрон «пробивается», в связи с чем резко усиливается отрицательная обратная связь по выходу регулятора Р2 и его выходное напряжение больше не увеличивается. Аналогичным образом ограничивается выходной параметр для любого контура регулирования.

При включении питания дифференциальное напряжение смещения, возникающее на входе ОУ за счет действия ПОС, образованной резисторами R{ и R2, скачком переводит операционный усилитель в режим ограничения выходного сигнала.

В реальных схемах ОУ для защиты входов предусматриваются диодные цепочки V1V2, а в некоторых случаях для ограничения выходного напряжения и работы в линейной зоне используются симметричные стабилитроны V3. Чтобы уменьшить погрешность преобразования от изменения входных токов, целесообразно делать симметричными входные цепи, выбирая величину резистора RI = R\ II Ro.c^Ri (9. 15, д).

Для ограничения выходного тока в режиме короткого замыкания предназначены транзисторы Ты и T-ц. Транзистор Т2з ограничивает потребление тока базы транзистора Tze- Для частотной коррекции предусмотрен вывод 5.

Отличие реального ОУ от идеальной модели состоит в следующем. Во-первых, существуют ограничения на допустимые диапазоны изменения выходного и синфазного входного сигналов. Ограничения на изменение выходного сигнала определяются статической передаточной характеристикой ОУ, представляющей собой зависимость выходного напряжения U3MX от входного дифференциального сигнала Ai/ ( 12.20, а). Три характерных участка на графике соответствуют трем режимам работы ОУ. Участки I и 11 соответствуют режимам ограничения выходного сигнала снизу и сверху, при этом UBMX не зависит от Д(/ и равно нижнему UH и верхнему UB уровням ограничения. Ограничение снизу является следствием насыщения транзистора VT7. (см. 12.19), сверху — следствием насыщения выходного транзистора источника тока /г. Участок /// соответствует режиму усиления.

Транзистор Г4 выполняет функции коллекторного резистора с переменным сопротивлением для транзистора Т$. Резистор ^4 имеет небольшое сопротивление и служит для ограничения выходного тока. Активное переключение транзисторов 74 и Т5 позволяет клапану ТТЛ работать на большое число нагрузок. Типовой клапан ТТЛ реализует функцию И—НЕ для сигналов логической 1, представленных высоким уровнем, или функцию ИЛИ—НЕ для сигналов логической 1, представленных низким уровнем напряжения.

Стадия регенерации начинается с момента, когда оба инвертора начинают работать в активной области, и кончается, когда один из них либо переходит в область отсечки (т. е. закрывается), либо начинает работать в режиме ограничения выходного тока. В течение этой стадии в триггере действует положительная обратная связь регенеративного характера.

Если напряжение на контактах 2 и 3 изменяется одинаково, то коллекторный ток транзисторов Ti и T.t также одинаков, следовательно, одинаковы и напряжения на коллекторах этих транзисторов. Такой случай называют случаем синфазного включения входов усилителя. При синфазном включении входов выходной сигнал усилителя не меняется (из-за неидеальной симметрии схемы некоторое изменение выходного сигнала имеет место, однако значение этого изменения мало). Если же сигналы на входных контактах 2 и 3 изменять в противофазе или напряжение на одном контакте сделать постоянным, а на другом менять, то можно получить существенные изменения выходного напряжения. Пределы изменения выходного напряжения имеют значения U+BUK и t/BbIX, соответствующие уровням ограничения выходного напряжения в данном усилителе. Напряжение 6/вьи близко к Ei, напряжение ?/вых — к ?2. Если контакт 2 соединить с корпусом, а на контакт 3 подать положительное напряжение, постоянно увеличивая его, то на выходе усилителя будет вырабатываться положительное напряжение. После перехода усилителя в режим ограничения выходное напряжение равно fBbIx. Полярность его совпадает с полярностью входного сигнала, поэтому вход, соответствующий контакту 3, называют неинвертирующим. Если же заземлить контакт 3, а на контакт 2 подавать положительное напряжение, то на выходе усилителя образуется отрицательное напряжение. При переходе усилителя в режим ограничения на выходе установится уровень напряжения t/Bblx. Полярность выходного напряжения противоположна полярности входного сигнала, поэтому вход, соответствующий контакту 2, называют инвертирующим.

Транзистор T^ выполняет функции коллекторного резистора с переменным сопротивлением для транзистора 7V Резистор Ri имеет небольшое сопротивление и служит для ограничения выходного тока. Активное переключение транзисторов Т.\ и Г5 позволяет клапану ТТЛ работать на большое число нагрузок. Типовой клапан ТТЛ реализует функцию И—НЕ для сигналов логической 1, представленных высоким уровнем, или функцию ИЛИ—НЕ для сигналов логической 1, представленных низким уровнем напряжения.

точники El, J3, J4 и элемент GI — цепь смещения Д1<. Источник тока J5 задает режимный ток ДК. Резистор R7 формирует выходное сопротивление оконечного каскада ОУ (эмиттерного повторителя). Резистор R6 совместно с источником J10 служит для ограничения выходного тока. Источники /5, J9 описывают передаточную характеристику двухтактного оконечного каскада. Источники Jll, J12 ограничивают выходное напряжение ОУ. Коэффициент передачи напряжения через цепочку 15, /?3, С2 задается равным единице. Элементы Rz, C2 моделируют второй полюс частотной характеристики ОУ. Многие элементы данной макромодели ОУ определяются на основе справочных данных.

Стадия регенерации начинается с момента, когда оба транзистора работают в активной области, и кончается, когда один из них либо закрывается, либо начинает работать в режиме ограничения выходного тока. В течение этой стадии в схеме действует положительная обратная связь регенеративного характера. Сигнал обратной связи, циркулируя по замкнутой петле, приводит к лавинообразному изменению токов и напряжений. Когда один из элементов закрывается или начи-

Использование ЧМ дает известные преимущества: ЧМ по сравнению с AM имеет выигрыш в отношении сигнал/шум; ограничение амплитуды ЧМ сигнала перед детектированием в приемнике делает СЦ нечувствительным к искажениям дифференциального усиления (ДУ); фазовые искажения, в том числе и дифференциальная фаза (ДФ), влияют на изменение частоты поднесущей (т. е. цветового тона) не непосредственно, а через производную во времени.

С повышением уровня входного сигнала наклон этой кривой снижается, что свидетельствует о спаде коэффициента усиления, а после загиба наступает ограничение амплитуды и искажение формы выходного тока и напряжения. Амплитудная характеристика реальных усилителей не проходит через начало координат из-за наличия на выходе усилителя собственных шумов и помех. Отношение отсекаемых отрезков D = и"/ {/называется динамическим диапазоном и характеризует качество усилителя.

шающем ?/Bxmax, нелинейный элемент усилителя (например, транзистор) работает на нелинейных участках характеристик, что обусловливает ограничение амплитуды выходного сигнала и искажение его формы.

На 5-4, б приведена схема двоичного реверсивного сдвигающего регистра, выполненного на дроссельных магнитно-диодных элементах. Приведенный пример содержит 4 двоичных разряда. В состав схемы входят: основные сердечники регистра с 1 по 4 разряд; вспомогательные сердечники с 1 по 4 разряд; транзисторный ключ Т/, формирующий напряжение (У1т для считывания основных сердечников; транзисторные ключи Т2 и ТЗ, формирующие напряжения t/3T или 1^т для считывания вспомогательных сердечников при сдвиге влево или вправо соответственно. Ограничение амплитуды импульсов тока при считывании основных и вспомо-

При работе в ключевом режиме (режим большого сигнала) изменение входного напряжения захватывает участки /—/// передаточной характеристики (см. временные диаграммы на 2.2). Форма передаваемого сигнала искажается (ограничивается его амплитуда). Подобный режим работы каскада находит широкое применение в импульсной технике при передаче импульсов прямоугольной формы (см. § 3.2), где ограничение амплитуды импульсов несущественно.

Современные разрядники для защиты от внутренних перенапряжений (коммутационные) рассчитаны на протекание тока в течение нескольких полупериодов, что обычно достаточно для затухания переходного процесса. Гашение дуги в разряднике должно осуществляться в условиях длительных повышений напряжения в электропередаче, которое обусловлено не только однофазным к. з., как это наблюдается в системах меньшего напряжения, но и емкостным эффектом. Таким образом, ограничение амплитуды и длительности установившихся напряжений необходимо не только по условиям воздействия на изоляцию, но и для обеспечения ,нор-мальной работы разрядников. Ограничение длительных перенапряжений достигается главным образом с помощью схемных мероприятий.

зистора. В то же время ограничение амплитуды в процессе самовозбуждения колебаний связано с нелинейностью вольт-амперной характеристики. Таким образом, возникает противоречие между требованиями неискаженной формы и постоянства амплитуды генерируемых колебаний. Для обеспечения условий генерации гармонических колебаний определенной амплитуды в установившемся режиме используют цепь отрицательной обратной связи. Ее коэффициент Ро,, выбирают с таким расчетом, чтобы напряжение на входе усилителя [7ВХ было постоянным:

коэффициента отрицательной обратной связи, а следовательно, к уменьшению напряжения 1/„ и связанного с ним [/8ЫХ. Таким образом, ограничение амплитуды генерируемых колебаний достигается не за счет снижения средней крутизны Scp и коэффициента усиления К при увеличении амплитуды колебаний, как в LC-генераторах, а за счет уменьшения суммарного коэффициента обратной связи. Одновременно получается автоматическое регулирование амплитуды колебаний на определенном уровне.

1) ограничение амплитуды входного напряжения;

Делители частоты, основанные на использовании системы с обратной связью, называются регенеративными делителями. Механизм возникновения колебаний в подобном устройстве, а также ограничение амплитуды в основном не отличаются от обычного автогенератора. Общее усиление в замкнутом кольце обратной связи должно быть больше единицы (для возникновения колебаний), а суммарный набег фазы — равняться ?2л, где k — целое число. Некоторой особенностью является то, что в отсутствие входного колебания (с частотой со) цепь обратной связи оказывается разомкнутой и авто-

Следует подчеркнуть, что преимущества широкополосной частотной модуляции сохраняются, пока помеха на входе детектора слабее сигнала и пока обеспечивается полное ограничение амплитуды колебания на входе детектора. В тех же случаях, когда помеха сильнее сигнала, имеет место подавление сигнала.