Схема биполярного ограничителя с регулируемым порогом

Самый простой способ ограничить сигнал на заданном уровне – это использовать два встречно включенных стабилитрона. Но у этого метода есть несколько недостатков. Точность ограничения зависит от разброса параметров стабилитронов, а единственным способом регулировки порогов является замена диодов.

Рисунок 1.	Эта схема обеспечивает ограничение входного сигнала в диапазоне, регулируемом от  ±1 В до ±10 В.

Схема на Рисунке 1 представляет собой биполярный ограничитель с диапазоном входных напряжений от ±1 до ±10 В, уровень ограничения которого управляется входным сигналом V_CLAMP. Операционные усилители IC_1A, IC_1B и IC_3A включены буферами с единичным усилением. IC_2A ограничивает сигналы положительного уровня, а – IC_2B отрицательного. На Рисунке 2 показана передаточная функция схемы при V_CLAMP = –5 В. V_CLAMP можно изменять в диапазоне от –1 до –10 В и тем самым изменять уровень ограничения. Если входное напряжение V_IN находится в диапазоне между –V_CLAMP и + V_CLAMP, тогда V_OUT = V_IN. Если V_IN превышает V_CLAMP, тогда V_OUT = V_CLAMP.

Рисунок 2.	При напряжении VCLAMP, равном –5 В, выходной сигнал надежно ограничивается на уровнях ±5 В.

Чтобы объяснить, как работает схема, представим себе четыре случая с четырьмя значениями V_IN. В сущности, схема работает в двух режимах: в линейном, в котором диоды D₁ и D₂ заперты, и в режиме ограничения, в котором диоды открыты. В Таблице 1 приведены результаты измерений для четырех случаев. В Случае A входное напряжение равно 7 В, диод D₁ проводит ток, а диод D₂ закрыт. Петля обратной связи микросхемы IC_2A поддерживает напряжение на аноде D₁, равным 5 В, а на выходе IC_2A, соответственно, 4.4 В. В Случаях B и C оба диода заперты. В Случае D диод D₂ открыт, а D₁ закрыт.

Таблица 1.	Результаты измерений в режимах ограничения и в линейных режимах
Случай VIN (В) VOUT (В) Режим A 7 5 Ограничение B 3 3 Линейный C –3 –3 Ограничение D –7 –5 Линейный

Материалы по теме

1. Datasheet Texas Instruments TL082