В электронике ограничитель — это схема , предназначенная для предотвращения превышения сигналом заданного уровня опорного напряжения. Ограничитель не искажает оставшуюся часть применяемого сигнала. Схемы ограничения используются для выбора в целях передачи той части сигнала, которая находится выше или ниже заранее определенного уровня опорного напряжения.
Отсечение может быть достигнуто либо на одном уровне, либо на двух уровнях. Схема ограничения может удалять определенные части сигнала произвольной формы вблизи положительных или отрицательных пиков или обоих. Отсечение изменяет форму сигнала и его спектральные компоненты .
Схема ограничения состоит из линейных элементов, таких как резисторы, и нелинейных элементов, таких как диоды или транзисторы , но она не содержит элементов накопления энергии, таких как конденсаторы .
Схемы ограничения также называются слайсерами или селекторами амплитуды . [1]
Простой диодный ограничитель можно сделать из диода и резистора. Это удалит либо положительную, либо отрицательную половину сигнала в зависимости от направления подключения диода. Простая схема фиксируется при нулевом напряжении (или, точнее, при небольшом прямом напряжении прямосмещенного диода ), но напряжение ограничения может быть установлено на любое желаемое значение с добавлением опорного напряжения. На диаграмме 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 источника опорного напряжения представляет собой резисторный делитель потенциала , подключенный между шинами напряжения. Это можно улучшить, заменив нижний резистор стабилитроном с напряжением пробоя , равным необходимому опорному напряжению. Стабилитрон действует как регулятор напряжения , стабилизирующий опорное напряжение при изменениях напряжения питания и нагрузки.
В примере схемы справа два стабилитрона используются для ограничения напряжения V IN . Напряжение в любом направлении ограничивается напряжением обратного пробоя плюс прямым падением напряжения на одном стабилитроне.
При очень малых значениях напряжения ограничения сигналов низкого уровня ВАХ диода может привести к не очень резкому началу ограничения. Прецизионные ограничители можно изготовить, поместив ограничитель в цепь обратной связи операционного усилителя аналогично прецизионным выпрямителям .
Клиперы можно разделить на два типа в зависимости от расположения диода. [2]
Емкость диода влияет на работу ограничителя на высокой частоте и влияет на выбор между двумя вышеперечисленными 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, по которой высокочастотный ток проходит без достаточной блокировки.
Клиперы можно классифицировать в зависимости от ориентации диода. Ориентация определяет, на какой полупериод влияет действие ограничения.
Действие ограничения может происходить на произвольном уровне, используя смещающий элемент (потенциальный источник) последовательно с диодом. На следующих диаграммах зеленый график — это входное напряжение, оранжевый график — выходное напряжение, а синий график — напряжение уровня ограничения.
Сигнал можно ограничить между двумя уровнями, используя оба типа диодных ограничителей в комбинации. [3]
Схема фиксатора не является ограничителем, но простая диодная версия имеет топологию, аналогичную ограничителю, за исключением того, что резистор заменен конденсатором . Схема фиксатора фиксирует либо положительные, либо отрицательные пики при фиксированном напряжении (определяемом напряжением смещения), а не отсекает их.