Kapitoly

Nachádzate sa tu

Kapitola 8

8. DIÓDA A ZENEROVÁ DIÓDA V TVAROVACÍCH OBVODOCH

Diódy a najmä Zenerové diódy sa často požívajú v nf článkoch, ktorých úlohou je nelineárne tvarovanie signálov. Tvarovacie obvody môžu byť realizované bežnými diódami a pomocnými referenčnými zdrojmi, Zenerovými diódami, alebo aj aktívnymi prvkami-zosilňovačmi s nelineárnymi prvkami v obvode spätnej väzby. Často sa pre tieto obvody používa aj názov obmedzovače a prahové obvody (selektory).

Funkcia obvodu a vlastnosti sa zobrazujú časovými priebehmi signálov (bude použitý harmonický priebeh) alebo prevodovou prenosovou charakteristikou U₂= f(U₁) a výstižnou slovnou charakteristikou (napr. obmedzovač), niektoré dvojice zapojení sú funkčne identické resp. skoro identické. Pre jednoduchšie a prehľadnejšie kreslenie sa v niektorých obrázkoch zanedbáva úbytok napätia na dióde v priepustnom smere. Obmedzovače sú obvody, ktoré ohraničujú výstupné napätie určitou stanovenou hodnotou.

Význam a využitie obmedzovačov resp. tvarovačov:

–vytváranie pravouhlých priebehov z harmonických

–skracovanie hrán (čela a tyla) impulzov

–vyrovnanie nerovností vrcholov impulzov

–prepúšťanie len impulzov stanovenej úrovne

–ochrana následných obvodov pred nedovoleným napätím.

Rozdelenie obmedzovačov:

–zhora

–zdola

–obojstranné

–s pomocným zdrojom

–bez zdroja

–diódové

–tranzistorové (zosilňujúce).

8.1 Tvarovače s diódou a referenčným zdrojom

Obmedzovač zdola - obmedzuje napätia menšie ako 0 V v zápornej časti priebehu.

Obr.8.1.1 Obmedzovač zdola (zápornej časti)

Je to vlastne zapojenie jednocestného usmerňovača s odporovou záťažou.

Obr.8.1.2 Obmedzovač zhora (kladnej časti)

Zapojenie ako obr.8.1.1, ale s opačnou orientáciou diódy

Obmedzovač zhora - obmedzuje napätia väčšie ako U_r.

Obr.8.1.3 Obmedzovač zhora

Je to jednostranný obmedzovač, obmedzuje kladnú polvlnu, resp. jej časť.

Obmedzovač zdola - obmedzuje napätia menšie ako U_r.

Obr.8.1.4 Obmedzovač zdola

Zapojenie ako obr.8.1.4, ale s opačnou polaritou U_r:

Obr.8.1.5 Obmedzovač zdola s opačnou polaritou U_r

Zapojenie ako obr.8.1.5, ale s opačnou polaritou diódy a zdroja:

Obr.8.1.6 Obmedzovač zdola s opačnou polaritou diódy a zdroja

Ďalšie tvarovače signálov:

Obr.8.1.7 Tvarovače signálov

Prvé a posledné zapojenie predstavujú prahové obvody. Ostatné obvody pridávajú k vstupnému signálu js. zložku U_r a prípadne jednu polaritu obmedzujú.

Ďalšie tvarovače signálov:

Obr.8.1.8 Tvarovače signálov

Obojstranný obmedzovač (orezávač) signálu

Obr.8.1.9 Obojstranný obmedzovač signálu

8.2 Tvarovače so Zenerovou diódou

Tvarovače so Zenerovou diódou nepotrebujú referenčný zdroj.

Jednosmerný obmedzovač a usmerňovač

Obr.8.2.1 Jednosmerný obmedzovač a usmerňovač

Jednostranný obmedzovač - s opačnou polaritou ako v obr.8.2.1.

Obr.8.2.2 Jednostranný obmedzovač

Prahový obvod (jednocestný)

Obr.8.2.3 Prahový obvod

Zapojenie ako v obr.8.2.3, ale s opačnou polaritou diódy.

Obr.8.2.4 Prahový obvod

Obojsmerný prahový obvod (funkčný menič)

Obr.8.2.5 Obojsmerný prahový obvod

Obojsmerný obmedzovač

Obr.8.2.6 Obojsmerný obmedzovač

Ak uvedený obvod rutinne spracováva malý signál, tak tento prenáša na výstup bez útlmu (U₁=U₂). Pri veľkom poruchovom (rušivom) signály ho obmedzuje - plní funkciu prepäťovej ochrany.

8.3 Tvarovače s diódami v obvodoch zosilňovačov

Uvedieme iba zapojenia s operačnými zosilňovačmi. V častiach 8.1 a 8.2 boli uvedené zapojenia spracovávajúce signály pomerne veľkej amplitúdy. Spracovanie malých signálov a skokový priebeh prevodovej charakteristiky umožňujú aktívne zosilňovacie obvody s nelineárnymi prvkami v operačnej sieti. Zapojenia zosilňovačov s aktívnymi prvkami sa často používajú na tvarovanie priebehov so strmými hranami.

Jednostranný obmedzovač - zapojenie invertujúceho zosilňovača.

Obr.8.3.1 Jednostranný obmedzovač

Pri U₁< 0 je ZD zatvorená, tým je otvorená slučka spätnej väzby A_U sa blíži k nekonečnu a u₂= U_Z. Pri U₁> 0 je ZD otvorená resp. skoro otvorená, vplyvom otvorenia ZD sa na výstupe OZ objaví záporné napätie, ktoré otvorí ZD úplne U₂= – U_D (0,7 V).