[资料分享]

限幅器的原理与用途(转)

[复制链接]
3348|1
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
Orchids|  楼主 | 2018-12-20 14:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
限幅器的原理与用途

限幅器
     限幅器是一种常用的基本脉冲电路。顾名思义,它是用来限制信号的幅度的。当限幅器的输入电压超过某一界限值时,输出电压就被限制在一定数值上保持不变。如果输入电压升高到某一上限值以后,输出电压受到限幅,就叫做上限幅器;如果输入电压下降到某一下限值以后,输出电压受到限幅,就叫做下限幅器;如果既有上限幅作用,又有下限幅作用,就叫做双向限幅器。

二极管限幅器
     常见的二极管半波整流器可以看作是一个最简单的限幅器。如图1a的电路所示,当输入一个正弦电压u1时,输出电压u2是只有正半周的半个正弦波,负半周被“限制掉”了。因为当输入电压大于零时,二极管导电,它的内阻很小(为了便于分析起见,以后都假定二极管导电时的内阻为零),所以输入电压可以通过二极管加到输出端。相反地,当输入电压u1为负时(小于零时,图中虚线所示),二极管不能导电,不管u1怎样变化,输出电压u2一直保持为零。换句话说,当输入电压u1低于界限值零时,输出电压u2就被限制在零电压上。因此,这个电路是一个下限为零的下限幅器。
85_100_100_副本.png


为了改变下限电压,可以在电路中接入一个直流电源E。图1b电路把下限电压提高到+E。当输入电压U1低于下限电压E时,二极管的屏极电压低于阴极电压,不能导电,输出电压u2一直保持在E的电平上(图1b中的0~t1段)。当u1高于下限电压E时,二极管导电,因而u1直接加到输出端,使输出电压u2跟随u1而变化(t1~t2段)。如果U1再降到E值以下,那么,不管它怎样变化,u2总是被限制在+E的电平上,不能随输入信号而变化(图中t2以后)。在图1b中,虚线表示输入的正弦电压,实线表示经过限幅的输出电压。图1c电路把下限电压降低到-E。这时,输入电压u1高于-E时,就能通过二极管在输出端重现出来。当u1低于-E时(图中虚线),输出电压就被限制在-E的电平上。
86_100_100_副本.png


如果把图1电路中的二极管换一下方向,就可以得到如图2所示的上限幅器。图2a是上限为零的上限幅器。当输入电压u1为正时(大于零时),二极管不能导电,输出电压u2保持为零电平。当u1为负时(小于零时),二极管导电,u1就直接加到了输出端。图2b是上限为+E的上限幅器,输入电压u1只要不高于E,二极管就总是导电的,输出端就能重现输入信号;但是一时u1高于E,二极管的阴极电压就会高于屏极电压,不能导电,输出电压u2就被限制在+E的电平上。根据类似的分析可以看到,图2c电路是一个上限为-E的上限幅器。在图1和图2的电路中,输出是和二极管串联的,所以叫做串联限幅器。也可以把输出和二极管并联,构成并联限幅器,如图3和图4所示。
87_100_100_副本.png


图3a是上限为零的上限幅器。仍设二极管的内阻甚小于R,分析时予以忽略。当输入电压u1大厂零时,二极管导电,输出端被短路,输出电压u2为零。当u1小于零时,二极管截止,相当于开路,输出端才能重现输入电压。在图3b电路中,上限电压提升到+E,当输入电压u1大于+E时,二极管导电,输出电压u2保持为+E,只有当U1低于E时,二极管才能开路,输出端才能重现输入电压波形。图3c是上限电压为-E的限幅器,当输入电压u1高于-E时,二极管即能导电,把输出电压u2限制在-E的电平上。
1_副本.png


根据类似的分析,可以说明图4中三个并联下限幅器的工作。如果把二极管上限幅器和下限幅器结合在一起,就成了双向限幅器(图5、图6)。图5是由一个串联下限幅器(D1)和一个串联上限幅器(D2)串联组成的双向限幅器。输入的正弦波u1光经过第一个限幅器得到下限幅为E1的电压u1′,u1′又经过第二个限幅器得到双向限幅的输出电压u2。为了保证电路有效地工作,R2应当甚大于R1。
89_100_100_副本.png

图6是由一个并联上限幅器(D1)和一个并联下限幅器(D2)并联组成的双向限幅器。当输入电压u1高于E1时,D1导电,把输出电压u2限制在E1的电平上;当u1低于-E2时,D2导电,把u2限制在-E2的电平上。输入电压只有在+E1和-E2之间时,才能停送到输入端去。

栅极限幅
    用三极管或五极管也可以实现限幅。按照工作原理的不同,可以分为栅极限幅、屏权下限幅、屏极上限幅等。
栅极限幅器的电路如图7a所示。这里把管内栅极-阴极部分看成一个二极管,栅极起着二极管屏极的作用。因此,这个电路实质上是一个二极管并联上限幅器和一个放大器组成。它和普遍放大器不同的地方是栅极内串联了一个限幅电阻R,R的数值甚大于栅-阴二极管的内阻。当输入电压u1大于零时,二极管导电,输入电压主要降落在R上,栅压ug保持为零,屏流和输出电压就被限制在一定的电平上,如图7b曲线所示。
90_100_100_副本.png



91_100_100_副本.png


和二极管限幅器的情况一样,这里也可以加入直流电压以改变上限电平。实际上常用阴极电阻来得到这个限幅偏压,如图8所示。有了Eg以后,ug就比输入电压u1低了Eg的数值,(ug=u1-Eg),只有当u1高于Eg时,二极管才能导电,ug才能被限制在零电平,输出电压才能受到限幅(参看图8b)。由此可见,上限从零提高到了Eg。

屏极下限幅
电子管的栅压降低到截止栅压-Eg。以下时,屏流截止。利用这一特性,可以构成屏极下限幅器。
92_100_100_副本.png


图9a示电子管的屏栅动态特性。设固定栅偏压为-Eg,在栅极加有正弦信号,则栅极上的电压ug如图9a下部的曲线所示。只有当Ug高于截止电压-Eg0时,屏流ia和屏极输出电压ua才能反映出输入电压的变化(图9b)。当ug低于-Eg0时,电子管截止,屏流保持为0,屏压保持为电源电压Ea。由此可见,这个电子管就成了下限为E=|Eg|-|Eg0|=-U10的下限幅器。改变栅偏压(-Eg),就可以改变下限电压。
很明显,只有锐截止管才适宜用作这种限幅器。

屏极上限幅
    屏极上限幅和栅极限幅不同,它不是依靠栅-阴二极管来起限幅作用,而是依靠屏流最大值受到限制来限幅的。这种限幅作用最好利用图10所示五极管ia-ua特性来说明。
93_100_100.jpg


图中直线AB是负载线。在屏压很小时,对应于不同栅压的特性曲线将合并成为一条线,叫做临界状态线。设电子管的栅极电压经-Ug4、-ug3、-ug2逐渐升高,则工作点沿负载线向左上方移动,屏流ia逐渐增加,屏压ua逐渐降低。最后,当栅压升到-ug1时,工作点落到临界状态线上。这时栅压再升高时,例如增加到ug=0或+ug1时,工作点也不会再移动,因而屏流和屏压就保持为一固定数值(ia最大和ua最小),不再变动。也就是说,尽管输入电压ug继续增大,输出电压却保持为ua最小。这样就实现了屏极上限幅,电子管的栅压-ug1就是限幅上限电平。为了得到屏极上限幅,必须选择足够大的屏极负载电阻,使得在栅压为负值时即已开始屏极限幅。否则,如果栅压到达正值时仍未出现屏极限幅,那么就会开始出现栅极限幅了。把栅极限幅和屏板下限幅的作用结合在一起,或者把屏极上限幅和屏极下限幅的作用结合在一起,就可以用同一个电子管构成双向限幅器。

限幅器的用途
     限幅器的一个最重要的用途是把正弦波双向限幅,以得到近似的矩形波。经过几次连续放大和双向限幅后,所得到的矩形波边沿可以很陡。而由于正弦波频率稳定度高,所得到的矩形波的重复频率也很稳定。限幅器可以用来从不同极性的脉冲中选出所需极性的脉冲。例如,由微分电路中产生出的是正负交替的尖脉冲。如果把它通过上限为零的上限幅器,就可以选出负脉冲;通过下限为零的下限幅器,就可以选出正脉冲。
94_100_100.jpg


利用限幅器可以实现幅度的选择。举个例说,电视信号中的同步脉冲是“骑”在消隐脉冲之上的(图11a)。如果把它通过下限等于消隐脉冲高度Um的下限幅器,那么,消隐脉冲和图像信号都被削去,只剩下了同步脉冲(图11b)。电视接收机中通常就是利用这种方法来分离同步信号。当脉冲的顶部由于干扰而发生脉动时,可以利用上限幅器把脉冲顶部削平,以消除干扰。在调频接收机中,限幅器用来使信号幅度保持固定,以除去外界的干扰。由此可见,调频接收比调幅接收音质优越,限幅器是有很大功劳的。

相关帖子

xyz549040622| | 2018-12-23 20:54 | 显示全部楼层
支持下,谢谢分享!

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

697

主题

993

帖子

4

粉丝