В электронике ограничитель — это схема, предназначенная для предотвращения превышения сигналом заданного уровня опорного напряжения. Ограничитель не искажает оставшуюся часть приложенной формы сигнала. Ограничительные схемы используются для выбора, в целях передачи, той части формы сигнала, которая лежит выше или ниже заданного уровня опорного напряжения.
Отсечение может быть достигнуто либо на одном уровне, либо на двух уровнях. Схема ограничения может удалить определенные части произвольной формы волны вблизи положительных или отрицательных пиков или обоих. Отсечение изменяет форму волны и изменяет ее спектральные компоненты .
Схема ограничения состоит из линейных элементов, таких как резисторы , и нелинейных элементов, таких как диоды или транзисторы , но не содержит элементов накопления энергии, таких как конденсаторы .
Схемы ограничения также называются слайсерами или амплитудными селекторами . [1]
Простой диодный ограничитель можно сделать с помощью диода и резистора. Это удалит либо положительную, либо отрицательную половину формы сигнала в зависимости от направления подключения диода. Простая схема ограничивает при нулевом напряжении (или, если быть точнее, при небольшом прямом напряжении прямо смещенного диода), но напряжение ограничения можно установить на любое желаемое значение с помощью добавления опорного напряжения. На схеме показано положительное опорное напряжение, но опорное напряжение может быть положительным или отрицательным как для положительного, так и для отрицательного ограничения, что дает всего четыре возможных конфигурации.
Простейшая схема для опорного напряжения — это резистивный делитель напряжения , подключенный между шинами напряжения. Это можно улучшить, заменив нижний резистор стабилитроном с напряжением пробоя , равным требуемому опорному напряжению. Стабилитрон действует как регулятор напряжения, стабилизируя опорное напряжение в зависимости от изменений питания и нагрузки.
В примере схемы справа два стабилитрона используются для ограничения напряжения V IN . Напряжение в любом направлении ограничено обратным напряжением пробоя плюс прямым падением напряжения на одном стабилитроне.
Для очень малых значений напряжения ограничения на низкоуровневых сигналах кривая ВАХ диода может привести к началу ограничения, которое не будет очень резким. Прецизионные ограничители могут быть сделаны путем размещения ограничительного устройства в цепи обратной связи операционного усилителя способом, аналогичным прецизионным выпрямителям .
В зависимости от расположения диода, зажимы можно разделить на два типа. [2]
Емкость диода влияет на работу ограничителя на высокой частоте и влияет на выбор между двумя указанными выше типами. Высокочастотные сигналы ослабляются в шунтовом ограничителе, поскольку емкость диода обеспечивает альтернативный путь выходному току. В последовательном ограничителе эффективность ограничения снижается по той же причине, поскольку высокочастотный ток проходит без достаточной блокировки.
Ограничители можно классифицировать по ориентации диода. Ориентация определяет, на какой полупериод влияет действие ограничения.
Действие ограничения может быть выполнено на произвольном уровне с помощью элемента смещения (источника потенциала) последовательно с диодом. На следующих диаграммах зеленый график — это входное напряжение, оранжевый график — выходное напряжение, а синий график — напряжение уровня ограничения.
Сигнал можно ограничить до двух уровней, используя оба типа диодных ограничителей в комбинации. [3]
Схема фиксатора не является ограничителем, но простая диодная версия имеет похожую топологию на ограничитель, за исключением того, что резистор заменен конденсатором . Схема фиксатора фиксирует либо положительные, либо отрицательные пики на фиксированном напряжении (определяемом напряжением смещения), а не отсекает их.