Управляемый напряжением ограничитель на ОУ

Управляемый напряжением ограничитель на ОУ показан на рис. 11.8. Рассмотрим случай ограничения положительного сигнала (рис. 11.8 а). При входном напряжении меньшем, чем ОУ находится в состоянии положительного насыщения, поэтому диод смещен в обратном направлении и не участвует в работе схемы. Входное напряжение передается на выход через резистор R. Когда входное напряжение оказывается больше порога ограничения выходное напряжение ОУ меняет знак, диод открывается, цепь обратной связи ОУ замыкается, и на выходе схемы устанавливается напряжение При ограничении отрицательных сигналов (рис. 11.86) схема действует аналогично, но полярности напряжений

и включения дисща меняются на противоположные. Если нужно ограничить как положительный, так и отрицательный сигналы, можно включить две эти схемы последовательно. Отметим, что ОУ должен выдерживать большие дифференциальные входные напряжения.

Данный способ позволяет получить хорошую характеристику ограничения, так как все "неидеальности" диода ослабляются в раз, где — коэффициент усиления ОУ. Схема имеет высокое входное сопротивление по входу порогового напряжения, поскольку оно подается непосредственно на неинвертирующий вход ОУ. Один из основных ее недостатков заключается в невысоком быстродействии, поскольку при переходе в режим ограничения ОУ должен сначала выйти из состояния насыщения в линейный режим. Возможные способы улучшения схемы описаны ниже.

Сопротивление резистора R должно выбираться, исходя из двух противоречивых требований. С одной стороны, его сопротивление определяет выходное сопротивление схемы в линейной области (в отсутствие

Рис. 11.8. Управляемый напряжением ограничитель: а) ограничение положительного сигнала, б) ограничение отрицательного сигнала.

ограничения), поэтому оно должно быть минимальным. С другой стороны, в режиме ограничения резистор R определяет входное сопротивление устройства, а поэтому его сопротивление должно быть увеличено. Обычно номинал резистора R выбирают около 1 кОм.

Один из способов уменьшения времени переключения схемы состоит в применении нескорректированного ОУ, причем корректирующий конденсатор подключается только тогда, когда он необходим, т.е. тогда, когда ОУ находится в линейном режиме (в области ограничения, не пугать с линейной участком всей схемы! — прим. ред.). При таком включении при переходе в область ограничения ОУ будет иметь максимальную скорость нарастания выходного напряжения, поскольку она не будет ограничиваться корректирующим конденсатором, и будет устойчив в этой области при замкнутой петле обратной связи. Приведенную на рис. 11.9 схему можно использовать для таких ОУ, у которых корректирующий конденсатор включается между внешним выводом коррекции и выходом.

На рис. 11.10 показан двусторонний управляемый напряжением ограничитель с высоким входным сопротивлением как по входам пороговых напряжений, так и по сигнальному, а также с достаточно низким выходным сопротивлением. Если входное напряжение находится в интервале между пороговыми уровнями, выходное напряжение схемы определяется повторителем на ОУ Ограничение сигнала на верхнем уровне обеспечивает ОУ а на нижнем — в режиме ограничения ОУ или имеют приоритет перед благодаря включению в схему резистора Сопротивление этого резистора выбирается так, чтобы ОУ входил в состояние насыщения при включении одного из ограничителей или Типичное значение R составляет около 1 кОм. Операционные усилители должны выдерживать большие дифференциальные входные напряжения.

Рис. 11.9. Использование в ограничителе нескорректированного ОУ.

Рис. 11.10. Универсальный двусторонний ограничитель.