Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с зажимом напряжения .
Ограничение положительного несмещенного напряжения по вертикали перемещает форму входного сигнала так, что все его части примерно больше 0 В. Обратите внимание, что отрицательный размах выходного сигнала не будет опускаться ниже примерно -0,6 В, при условии использования кремниевого pn-диода. [1]

Фиксатор представляет собой электронную схему , которая фиксирует либо положительный или отрицательный пик экскурсии сигнала до определенного значения путем смещения его значение постоянного тока. [2] Ограничитель не ограничивает размах сигнала от пика к пику, он перемещает весь сигнал вверх или вниз, чтобы поместить пики на опорный уровень. Диод зажим (простой, распространенный тип) состоит из диода , который проводит электрический ток только в одном направлении и предотвращает сигнал , превышающий заданное значение; и конденсатор , который обеспечивает смещение постоянного тока от накопленного заряда. Конденсатор образует постоянную времени с резистором нагрузка, определяющая диапазон частот, в котором будет действовать фиксатор.

Общие функции [ править ]

Схема ограничения (также известная как фиксатор) будет связывать верхний или нижний край формы волны с фиксированным уровнем постоянного напряжения. Эти схемы также известны как восстановители постоянного напряжения. Зажимы могут иметь как положительную, так и отрицательную полярность. В несмещенном состоянии зажимные цепи фиксируют нижний предел напряжения (или верхний предел, в случае отрицательных фиксаторов) равным 0 вольт. Эти схемы фиксируют пик формы волны до определенного уровня постоянного тока по сравнению с сигналом с емкостной связью, который колеблется около своего среднего уровня постоянного тока.

Схема фиксации - это та, которая будет «фиксировать» сигнал до другого уровня постоянного тока. Сеть должна иметь конденсатор, диод и резистивный элемент, но она также может использовать независимый источник постоянного тока для внесения дополнительного сдвига. Величина R и C должна быть выбрана так, чтобы постоянная времени RC была достаточно большой, чтобы напряжение на конденсаторе не разряжалось значительно в течение интервала, в течение которого диод не проводит ток.

Типы [ править ]

Цепи зажимов классифицируются по принципу действия; отрицательный или положительный, предвзятый или беспристрастный. Схема положительного фиксатора (фиксатор отрицательного пика) выводит чисто положительную форму волны из входного сигнала; он смещает входной сигнал так, чтобы вся форма волны была больше 0 В. Отрицательный зажим противоположен этому - этот зажим выводит чисто отрицательную форму сигнала из входного сигнала. Напряжение смещения между диодом и землей смещает выходное напряжение на эту величину.

Например, входной сигнал с пиковым значением 5 В (V INpeak = 5 В) подается на положительный зажим со смещением 3 В (V BIAS = 3 В), пиковое выходное напряжение будет:

V OUTpeak = 2 × V INpeak + V BIAS
V OUTpeak = 2 × 5 В + 3 В
V OUTpeak = 13 В

Обратите внимание, что размах размаха остается на уровне 2  В.

Позитивный беспристрастный [ править ]

Положительный беспристрастный зажим.

В отрицательном цикле входного сигнала переменного тока диод смещен в прямом направлении и проводит ток, заряжая конденсатор до пикового отрицательного значения V IN . Во время положительного цикла диод имеет обратное смещение и, следовательно, не проводит ток. Таким образом, выходное напряжение равно напряжению, хранящемуся в конденсаторе, плюс входное напряжение [3], поэтому V OUT = V IN + V INpeak . Это также называется гоночной трассой Виллара .

Отрицательный беспристрастный [ править ]

Отрицательный беспристрастный зажим

Отрицательный несмещенный зажим противоположен эквивалентному положительному зажиму. В положительном цикле входного сигнала переменного тока диод смещен в прямом направлении и проводит ток, заряжая конденсатор до пикового положительного значения V IN . Во время отрицательного цикла диод имеет обратное смещение и поэтому не проводит ток. Таким образом, выходное напряжение равно напряжению, хранящемуся в конденсаторе, плюс входное напряжение, поэтому V OUT = V IN - V INpeak .

Положительно предвзято [ править ]

Положительный смещенный зажим

Положительный смещенный зажим напряжения идентичен эквивалентному несмещенному зажиму, но с выходным напряжением, смещенным на величину смещения V BIAS . Таким образом, V OUT = V IN + (V INpeak + V BIAS ).

Отрицательный предвзятость [ править ]

Зажим с отрицательным смещением

Ограничитель напряжения с отрицательным смещением аналогичен эквивалентному фиксатору без смещения, но со смещением выходного напряжения в отрицательном направлении на величину смещения V BIAS . Таким образом, V OUT = V IN - (V INpeak + V BIAS ).

Схема операционного усилителя [ править ]

Схема прецизионных зажимов операционного усилителя [4]

На рисунке показана схема фиксации операционного усилителя с ненулевым опорным напряжением фиксации. Преимущество здесь состоит в том, что прижимная уровень ровно опорного напряжения. Там нет необходимости принимать во внимание прямого падения вольтовую диода (который необходим в предыдущих простых схемах, как это добавляет к опорному напряжению). Эффект падения напряжения на диоде на выходе схемы будет разделен на коэффициент усиления усилителя, что приведет к незначительной ошибке. Схема также имеет значительное улучшение линейности при малых входных сигналах по сравнению с простой схемой на диодах и в значительной степени не зависит от изменений нагрузки.

Зажим для защиты входа [ править ]

Фиксация может использоваться для адаптации входного сигнала к устройству, которое не может использовать или может быть повреждено диапазоном сигнала исходного входа.

Принципы работы [ править ]

Во время первой отрицательной фазы входного переменного напряжения конденсатор в цепи положительного фиксатора быстро заряжается. Когда V in становится положительным, конденсатор служит удвоителем напряжения; поскольку он сохранил эквивалент V в течение отрицательного цикла, он обеспечивает почти такое же напряжение во время положительного цикла. Это по существу удваивает напряжение, воспринимаемое нагрузкой. Когда V in становится отрицательным, конденсатор действует как батарея с таким же напряжением V in . Источник напряжения и конденсатор противодействуют друг другу, в результате чего напряжение в сети, видимое для нагрузки, равно нулю.

Загрузка [ править ]

Для фиксаторов пассивного типа с конденсатором, за которым следует диод, включенный параллельно нагрузке, нагрузка может существенно повлиять на характеристики. Величины R и C выбираются так, чтобы постоянная времени была достаточно большой, чтобы напряжение на конденсаторе не разряжалось значительно во время непроводящего интервала диода. Слишком низкое сопротивление нагрузки (большая нагрузка) приведет к частичной разрядке конденсатора и приведет к отклонению пиков формы волны от заданного напряжения фиксации. Этот эффект наиболее заметен на низких частотах. Чем выше частота, тем меньше времени между циклами разряда конденсатора.

Конденсатор нельзя делать произвольно большим, чтобы выдержать разряд нагрузки. Во время проводящего интервала конденсатор необходимо перезарядить. Время, необходимое для этого, определяется другой постоянной времени, на этот раз устанавливаемой емкостью и внутренним импедансом цепи управления. Поскольку пиковое напряжение достигается за четверть цикла, а затем снова начинает падать, конденсатор необходимо заряжать за четверть цикла. Это требование требует низкого значения емкости.

Два противоречащих друг другу требования к значению емкости могут быть несовместимы в приложениях с высоким импедансом возбуждения и низким импедансом нагрузки. В таких случаях необходимо использовать активную схему, например схему операционного усилителя, описанную выше.

Предвзятый против непредвзятого [ править ]

Используя источник напряжения и резистор, фиксатор можно смещать, чтобы связать выходное напряжение с другим значением. Напряжение, подаваемое на потенциометр, будет равно смещению от нуля (при условии идеального диода) в случае положительного или отрицательного фиксатора (тип фиксатора будет определять направление смещения). Если отрицательное напряжение подается либо на положительное, либо на отрицательное, форма волны пересекает ось x и будет привязана к значению этой величины на противоположной стороне. Стабилитроны также можно использовать вместо источника напряжения и потенциометра, тем самым устанавливая смещение напряжения стабилитрона.

Примеры [ править ]

Цепи зажима были обычным явлением в аналоговых телевизионных приемниках. Эти наборы имеют схему восстановления постоянного тока, которая возвращает напряжение видеосигнала во время «задней части» периода гашения (обратного хода) линии до 0 В. Низкочастотные помехи, особенно гул линии электропередачи, наведенные на сигнал, портят рендеринг. изображения, и в крайних случаях приводит к потере синхронизации . Эту помеху можно эффективно удалить этим методом.

См. Также [ править ]

  • Машинка для стрижки (электроника)
  • Диод Шоттки

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мартин Хартли Джонс (1995). Практическое введение в электронные схемы . Издательство Кембриджского университета. п. 261. ISBN. 978-0-521-47879-3.
  2. ^ Макаров, Сергей Н .; Людвиг, Рейнхольд; Битар, Стивен Дж. (27 июня 2016 г.). Практическая электротехника . Швейцария: Springer International. п. 827. ISBN 9783319211732. OCLC  953450203 .
  3. ^ Горовиц, Пол; Уинфилд, Хилл (30 марта 2015 г.). Искусство электроники третье издание . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 37. ISBN 9780521809269.
  4. ^ SP Бали, Линейные интегральные схемы , p.279, Tata McGraw-Hill, 2008 ISBN 0-07-064807-7 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Р. М. Марстон (1991). Руководство по схемам диодов, транзисторов и полевых транзисторов . Новизна. С. 13–17. ISBN 978-1-4831-3540-3.
  • Справочник по применению выпрямителя HB214 / D Rev.2 . ON Semiconductor . Ноябрь 2001. С. 160–161.
  • Дж. А. Коэкин (1975). Высокоскоростные импульсные методы . Пергамон. С. 60–64. ISBN 978-1-4831-0548-2.