Программа Сервисный Центр
0

Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов


Для защиты последующего каскада сигнальной цепи от перегрузки широкодиапазонными входными сигналами часто используются ограничительные цепи – настраиваемые пользователем схемы, обеспечивающие точные пороги биполярного ограничения.

Как следует из названия, схема ограничителя не позволяет сигналу превышать уровни установленных порогов, защищая следующий каскад от насыщения и перегрузки. Изображенная на Рисунке 1 схема с высокой точностью ограничивает входной сигнал VI на уровне VREF и может использоваться в системах как с однополярным, так и с двуполярным питания.

Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов
Рисунок 1.Эта аналоговая схема на основе операционного усилителя LT1810 с высокой
точностью ограничивает входной сигнал VI на опорном уровне VREF.

Выходной сигнал VO1 первого каскада U1_1, сделанного на половине высококачественного сдвоенного операционного усилителя LT1810 с полосой пропускания 180 МГц и скоростью нарастания 350 В/мкс, ограничен точно на уровне VREF, но его полярность инвертирована относительно входного сигнала. Коэффициент усиления U1_1 равен ‒1 для входного сигнала VI и +2 для опорного сигнала VREF.

Поскольку неинвертирующий вход U1_1 привязан к VREF, выходной сигнал смещен на 2×VREF. Таким образом, при изменении входного сигнала от нуля до VREF выходной сигнал первого каскада уменьшается от 2×VREF до VREF. Второй каскад ограничителя U_2 представляет собой инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления ‒1. Также привязанный к VREF, он восстанавливает постоянную составляющую и полярность входного сигнала.

Для выхода первого каскада

Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов

если VI ≤ VREF, и

Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов

если VI ≥ VREF.

Выходной сигнал второго каскада равен

Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов

если VI ≤ VREF, и

Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов

если VI ≥ VREF. (Обратите внимание, что при необходимости постоянную составляющую выходного напряжения, а также порог ограничения можно сдвигать дополнительной цепью R6, R7; в противном случае эта цепь не используется).

Отрицательная обратная связь усилителя U1_1 превращает D1, являющийся одним из элементов обратной связи, в «идеальный диод». Как только VI достигает уровня VREF, выходное напряжение U1 увеличивается до тех пор, пока не компенсирует падение напряжения VD на этом диоде. Когда VI меньше VREF и D1 закрыт, диод D2 включен и пропускает выходной ток усилителя U1 непосредственно на его вход. Это предохраняет U1 от отрицательного насыщения, которое значительно уменьшило бы скорость переключения первого каскада.

Уровень напряжения на выходе U1_1, равный

Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов

достигает своего максимального значения при минимальном уровне входного сигнала. Этим определяется максимально возможный уровень VREF, который не должен вызывать искажения выходного сигнала ограничителя при его минимальном уровне:

Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов

В этом выражении V+ – максимальное выходное напряжение операционного усилителя при выбранном напряжении питания VCC, для rail-to-rail усилителей почти совпадающее с VCC.

По той же причине минимальный уровень VREF не должен быть ниже VD, однако входной сигнал может существенно превышать VREF.

а)
Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов
б)
Высокоточный аналоговый ограничитель широкополосных сигналов
Рисунок 2.Моделирование в LTspice показывает реакцию ограничителя на
синусоидальный сигнал частотой 1 МГц (а) и на кусочно-линейный
сигнал длительностью 2 мкс (б).

Результат моделирования в LTspice при синусоидальном входном сигнале с частотой 1 МГц и амплитудой 8 В пик-пик показан на Рисунке 2а, а на Рисунке 2б представлено несколько откликов схемы на кусочно-линейный 10-вольтовый сигнал длительностью 2 мкс при опорном уровне VREF, равном 5.5 В. Ограничитель достаточно точен во всем диапазоне выходных напряжений, допустимом для операционного усилителя. Моделирование показывает, что ошибки ограничения не превышают 8 мВ, а время установления выходного напряжения относительно точки ограничения находится в пределах 30 нс. По сравнению с «простым ограничителем на ОУ», описанным в [1], этот ограничитель работает при намного более высоких частотах и с существенно меньшими искажениями.

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Сентябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 
 

Архив новостей

Сентябрь 2017 (4)
Август 2017 (36)
Июль 2017 (32)
Июнь 2017 (42)
Май 2017 (45)
Апрель 2017 (47)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"