Во многих промышленных установках, схемах автоматики, системах связи применяются нелинейные устройства, которые позволяют устранить помехи, всплески при переходных процессах и другие нежелательные выбросы сигнала. При помощи таких устройств возможно ограничивать синусоидальные колебания с целью формирования колебаний прямоугольной формы (преобразования их в прямоугольные импульсы). Кроме того, устройства могут использоваться для получения сигналов с постоянной амплитудой и привязки сигналов к определенному уровню постоянного напряжения. Эти устройства, называемые ограничителями, устройствами привязки или фиксации заданного уровня напряжения, имеют специфическое применение.
Рис. 11.4. Схема последовательного диодного ограничителя.
Ограничитель — это устройство, ограничивающее сигнал выше или ниже заданного уровня, называемого уровнем ограничения. Вне области ограничения величина выходного сигнала пропорциональна величине входного сигнала. Ограничители могут быть последовательного и параллельного типа; их выполняют на диодах, транзисторах или лампах. Типичная схема последовательного диодного ограничителя снизу представлена на рис. 11.4. Так как резистор и диод здесь соединены последовательно, эту схему называют последовательной. В ограничителе используется напряжение смещения, полярность которого указана на рисунке. Поскольку полярность источника смещения является обратной для диода, при отсутствии внешнего сигнала ток в ограничителе не протекает. При подаче же на вход сигнала положительной полярности протекание тока начнется с момента, когда величина входного сигнала превысит напряжение смещения 4,5 В. После того как величина входного сигнала превысит напряжение смещения, величина выходного сигнала будет пропорциональна величине сигнала на входе. Если на вход подается сигнал отрицательной полярности, то он действует так же, как источник смещения, и диод будет еще дальше переходить в область отсечки. Следовательно, в данной схеме срезается часть сигнала, находящаяся ниже уровня смещения 4,5 В.
Предположим, что входной сигнал представляет собой колебания прямоугольной формы (рис. 11.4). Так как полный размах сигнала составляет 24 В, амплитуда сигнала во время положительного и отрицательного полупериодов равна 12 В. При положительном полупериоде входной сигнал должен превысить напряжение смещения 4,5 В, и только после этого диод откроется. Следовательно, амплитуда выходного сигнала будет составлять только 7,5 В.