8 Вопрос

1.2.1 Фиксаторы уровня.

В практике построения радиотехнических устройств возникают задачи «фиксации». К.-л. постоянная уровня для последовательности импульсов: к «нулю».

Разделительная RC цепь обеспечивает развязку между входом и выходом и устраняет постоянную составляющую входного сигнала. На практике часто нужна такая цепь, которая воспроизводила на выходе форму сигнала без отделения постоянной составляющей.

Сделать это можно было бы путем включения в выходную цепь источника постоянного напряжения (рис.1) равного величине U₀ – постоянной составляющей. Но величина U₀ (Рис. 2) зависит от формы импульсов, длительности, скважности, и изменяется от времени. Поэтому эта схема на практике не находит применения.

На практике в место компенсации потерь постоянной составляющей стремятся устранить причину её выделения из спектра сигнала за счет заряда конденсатора. Для этого нужно обеспечить: а) малое приращение напряжения на конденсаторе в течении длительности импульса t_И, т.е. _З t_И ; б) создать цепь быстрого разряда конденсатора в промежутке между импульсами, т.е. _P t_И. Тогда накопления напряжения на конденсаторе не будет происходить.

Такой алгоритм работы может реализовать с включенным нелинейным элементом в разделительную цепь (Рис. 3). Н – нелинейный элемент, включенный параллельно R и представлен резисторами r_ПР и r_УП. Управление ключом происходит от генератора импульсов.

При поступлении импульса ключ R переводится в положение 1 и постоянная времени определяется выражением:

при R_i<<R и R<<r_УП, ₁CR - как для обычной разделительной цепи (Рис. 4).

U_mВЫХ =

Напряжение на конденсаторе к концу импульса будет . В момент окончания импульса ключ К переходит в положение 2. Конденсатор С разряжается через R_i, и параллельно включенные r_ПР и R с постоянной времени:

,

т.к. R>>r_ПР, то ₂(R_i + r_ПР). Ток разряда конденсатора С создаёт на выходе выброс:

.

Время разряда конденсатора составляет примерно З₂, и чтобы конденсатор полностью разрядился к приходу следующего импульса, должно выполнятся следующее условие:

.

Отсюда видно, что восстановление постоянной составляющей будет происходить у последовательностей с периодом Т_MIN = t_И+3₂ и минимальное значение скважности определится:

.

Исходя из допустимого спада плоской вершины импульса t_И=K_{C ДОП}₁:

.

Роль нелинейного элемента Н в конкретных случаях выполняет диод VD (Рис. 5). Запирание диода обеспечивается автоматически и параллельно R включается большое обратное сопротивление диода. Отпирание диода происходит за счет выброса ₁, плюс которого приложен к аноду, а минус к катоду.

Часто выше разобранную схему называют фиксатором нулевого уровня т.к. каждый импульс на выходе начинается с нулевого уровня. Существуют также фиксаторы уровня положительных и отрицательных импульсов и биполярных импульсов, фиксаторы начального уровня и фиксаторы вершины импульса и т.д.