Расчёт схемы амплитудного ограничителя.

[MrECO]

Здравствуйте!
Схема устройства приведена ниже.



Строю следующую схему замещения:



Расчитать пытаюсь так:
Записываю уравнения для двух контуров и для одного узла
1) Uвх = Ur1 + Iст * Rдиф + Uст
2) Uст + Iст * Rдиф = Ur2 + Uвых
3) I1 = Iст + I2

После ряда преобразований системы уравнений:
Uвых = Uст * (1 - R2/R1) - Uвх * (R2/R1) + Iст * (Rдиф + R2 + (R2 * Rдиф)/R))

Параметры входного сигнала известны. Думаю, что Uст можно без большой погрешности считать постоянным.
Абсолютно не понятно, как действовать с Iст. Понятно, что этот ток будет меняться в соответствии с изменением входного сигнала. Но как именно - непонятно (входное напряжение не обязательно должно быть прямоугольным, пусть оно имеет произвольную форму).
Собственно вопросы такие:
- Правильно ли я вообще строю схему замещения?
- Что понимать под Rдиф? Такнгенс угла наклона участа стабилизации ВАХ стабилитрона?
- Расчитывают ли вообще на практике подобные схемы? И если да, то как именно? Как поступают с током стабилизации, который может меняться в широких пределах?

P.S. К выходным зажимам, разумеется, подключена нагрузка, но её сопротивление можно считать много меньшим R2.

[mickbell]

[uquote="MrECO",url="/forum/viewtopic.php?p=3340185#p3340185"]- Что понимать под Rдиф? Такнгенс угла наклона участа стабилизации ВАХ стабилитрона?[/uquote]Тангенс. Не самого участка ВАХ, но касательной к графику ВАХ, проведённой через интересующую точку, ибо наклон её не обязательно постоянный. Соответственно, дифференциальное сопротивление может зависеть от режима (рабочей точки) даже в пределах рабочих токов.
[uquote="MrECO",url="/forum/viewtopic.php?p=3340185#p3340185"]P.S. К выходным зажимам, разумеется, подключена нагрузка, но её сопротивление можно считать много меньшим R2.[/uquote]Зачем нужно R2, тем более если оно гораздо больше сопротивления нагрузки? Каков его сакральный смысл? Выкиньте R2 и распишите систему уравнений без него, ибо резистор этот, как тот неуловимый Джо, и нафиг никому не нужен.
Почему вы называете это стабилизацией напряжения? Как я понял из контекста, входное напряжение - это не питание, но сигнал, так что, наверно, имеет смысл говорить об ограничении этого напряжения, а не о стабилизации.

[MrECO]

ибо наклон её не обязательно постоянный

Я об этом даже не подозревал. Спасибо.

Зачем нужно R2, тем более если оно гораздо больше сопротивления нагрузки?

Незачем. Очередной заскок, резко усложнивший анализ схемы. Убрал R2, в лёгкую получил аналитическое выражение для напряжения на сопротивлении нагрузки.

Почему вы называете это стабилизацией напряжения? Как я понял из контекста, входное напряжение - это не питание, но сигнал, так что, наверно, имеет смысл говорить об ограничении этого напряжения, а не о стабилизации.

В общем, да, здесь назначение стабилитрона - ограничить по уровню входной сигнал. Но если входной сигнал есть прямоугольник (что в моём случае не обязательно, но, допустим, что там именно прямоугольник), то тогда будет иметь место и стабилизация, поскольку входной сигнал всегда (на время импульса) больше напряжения стабилизации.

Спасибо за помощь!

[mickbell]

[uquote="MrECO",url="/forum/viewtopic.php?p=3340561#p3340561"]Я об этом даже не подозревал. Спасибо.[/uquote]Обычно дифференциальное сопротивление задают для какой-то рабочей точки. В вашем случае его вообще знать не обязательно.
[uquote="MrECO",url="/forum/viewtopic.php?p=3340561#p3340561"]В общем, да, здесь назначение стабилитрона - ограничить по уровню входной сигнал. Но если входной сигнал есть прямоугольник (что в моём случае не обязательно, но, допустим, что там именно прямоугольник), то тогда будет иметь место и стабилизация, поскольку входной сигнал всегда (на время импульса) больше напряжения стабилизации.[/uquote]В этом случае нет необходимости проводить анализ схемы с выписыванием системы уравнений. Достаточно, зная максимальный ток нагрузки и минимальный и максимальный токи стабилитрона (справочные данные из даташита), определить сопротивление входного резистора. Не забудьте проверить, что рассеиваемая стабилитроном мощность не превышает допустимую при самом большом входном напряжении.

[MrECO]

Обычно дифференциальное сопротивление задают для какой-то рабочей точки.

А что такое статическое сопротивление стабилитрона? Я думал, что оно-то как раз и задаётся для некоторой точки.

[mickbell]

U/I? Оно тоже для каждой точки будет своим, причём зависимость его от тока - гораздо сильнее. В нём смысла ещё меньше, и я не припомню, чтобы этим, хмм, параметром кто-то когда-то пользовался.

[MrECO]

U/I?

Ок, понятно.
Спасибо!

[aen]

Здесь почитайте, а также книжку, ссылка на которую выложена в посте.[uquote="aen",url="/forum/viewtopic.php?p=146388#p146388"]Скачай эту книгу. Иначе просто придётся её пересказывать.
https://sunduk.radiokot.ru/loadfile/?load_id=1287372938
Глава 9. Там описываются диодные ограничители и фиксаторы уровня, что у тебя. Поймёшь чем ограничитель отличается от фиксатора. В фиксаторе на входе стоит конденсатор. Обычно это разделительный конденсатор между каскадами, а фиксация уровня позволяет восстановить постоянную составляющую на нужном уровне.

Ограничитель.




Фиксатор.
[/uquote]

[MrECO]

Здесь почитайте, а также книжку, ссылка на которую выложена в посте

Оу, спасибо! Очень полезная информация.

[Даджал]

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3340522#p3340522"][uquote="MrECO",url="/forum/viewtopic.php?p=3340185#p3340185"]- Что понимать под Rдиф? Такнгенс угла наклона участа стабилизации ВАХ стабилитрона?[/uquote]Тангенс. Не самого участка ВАХ, но касательной к графику ВАХ, проведённой через интересующую точку, ибо наклон её не обязательно постоянный. Соответственно, дифференциальное сопротивление может зависеть от режима (рабочей точки) даже в пределах рабочих токов.[/uquote]
Немножко не соглашусь с вами. Определение диффсопра через тангенс касательной имеет смысл только в самом началае пробоя, а это несколько милливольт. Потом, вплоть до максимального тока, этот участок представляет из себя прямую. Если не учитывать начальный момент стабиизации и не допускать разогрева стабилитрона на максимальных токах, то тангенса прямой более чем достаточно для расчёта.

[mickbell]

Милливольт? Наверно, лучше говорить о токах. Скажем, для первых подвернувшихся под лапу BZX84C (для определённости - производства Vishay) дифференциальное сопротивление определяется для токов 1 (или 0.5) мА и 5 (или 2) мА, и оно оказывается существенно разным. А ведь ток 1 мА находится в рабочем диапазоне токов. Я не спорю, просто заостряю внимание на этом моменте, чтобы было понимание.

PS. Глянул я сейчас ещё один даташит на те же стабилитроны, фэрчайлдовский. Там определено дифференциальное сопротивление для трёх токов, третье значение 20 (или 10) мА, и оно раза в два с небольшим меньше предыдущего, то есть палка после пробоя получается не такая и прямая. Чёрт знает, возможно, действительно разогрев сказывается. Так он всегда есть, пока есть рассеиваемая мощность.

[Даджал]

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3341490#p3341490"]Милливольт? Наверно, лучше говорить о токах.[/uquote]
Я про сам изгиб ВАХ, где начинается пробой. Он, конечно, далёк от линейности.

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3341490#p3341490"]Скажем, для первых подвернувшихся под лапу BZX84C (для определённости - производства Vishay) дифференциальное сопротивление определяется для токов 1 (или 0.5) мА и 5 (или 2) мА, и оно оказывается существенно разным. А ведь ток 1 мА находится в рабочем диапазоне токов. Я не спорю, просто заостряю внимание на этом моменте, чтобы было понимание.[/uquote]
А на какое напряжение? Тунельный пробой отличается от лавинного немного.

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3341490#p3341490"]PS. Глянул я сейчас ещё один даташит на те же стабилитроны, фэрчайлдовский. Там определено дифференциальное сопротивление для трёх токов, третье значение 20 (или 10) мА, и оно раза в два с небольшим меньше предыдущего, то есть палка после пробоя получается не такая и прямая. Чёрт знает, возможно, действительно разогрев сказывается. Так он всегда есть, пока есть рассеиваемая мощность.[/uquote]
Кхм... Счас на живом посмотрю. Возможно, что при 20 мА уже нагрев вмешивается (уменьшает или увеличивает сопротивление).

[mickbell]

[uquote="Даджал",url="/forum/viewtopic.php?p=3344420#p3344420"]А на какое напряжение?[/uquote]Я смотрел даташит на всю серию, от 3 В до 30 В. Тенденция одинакова.
[uquote="Даджал",url="/forum/viewtopic.php?p=3344420#p3344420"]Кхм... Счас на живом посмотрю. Возможно, что при 20 мА уже нагрев вмешивается (уменьшает или увеличивает сопротивление).[/uquote]Судя по даташиту, уменьшает. Проверяйте. Что касается нагрева - повторюсь, он есть всегда, когда имеется рассеиваемая мощность. Нагрев вне кристалла может и не ощущаться, а внутри - вполне себе иметь место, сказываясь в числе прочего и на дифференциальном сопротивлении.

[Даджал]

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3344428#p3344428"][uquote="Даджал",url="/forum/viewtopic.php?p=3344420#p3344420"]А на какое напряжение?[/uquote]Я смотрел даташит на всю серию, от 3 В до 30 В. Тенденция одинакова.[/uquote]

[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3344428#p3344428"]Судя по даташиту, уменьшает. Проверяйте. Что касается нагрева - повторюсь, он есть всегда, когда имеется рассеиваемая мощность. Нагрев вне кристалла может и не ощущаться, а внутри - вполне себе иметь место, сказываясь в числе прочего и на дифференциальном сопротивлении.[/uquote]
При нагреве уменьшается сопротивление у туннельного пробоя, насколько помню - это вольт до пяти. Более высоковольтные лавинные и у них при нагреве сопротивление возрастает.

Взял на 9 вольт из серии BZX85C. Вот его ВАХ. Да, есть заметных 2 участка с разным наклоном. Специально выставил смещение тока, чтоб потом логарифмическую линейку посмотреть. Первый участок гдет до 200мА (10 вольт) ровный, а потом нагрев начинает сказываться. Правда, микроамперы и единицы миллиампер мы не видим. Там в теории должен другой наклон быть и скорее всего совсем нелинейный.

Вот он же в логарифмической шкале и всё вместе:

Токовым пробником смотреть микроамперы не совсем удобно. Сейчас прямо на стабе замерю и сравню ещё с КС191С

Добавлено after 25 minutes 17 seconds:
Вот ВАХ от 7-ми до 11 вольт, ток в мкА. Синий - КС191С, красный BZX85C9V1. Линейный и логарифмический до 500мА (пробило нафик КС191)

Да, до 1 мА идёт совсем нелинейный прирост - лавинный пробой по экспоненте. А потом всё достаточно линейно.
Посмотрим самое начало пробоя (до 10мА, потом до 1мА и 100мкА)

1мА:

100мкА:

Хорошо видно, как пробойв районе 500нА начинается и до 1мА по экспоненте растёт, а потом (вплоть до 200мА) вполне себе линейный, пока кристалл не начинает калиться.

А с КС191С линейностью не пахнет на достаточно большом участке.

По нормальному вишаевскому стабу так и есть:
[uquote="mickbell",url="/forum/viewtopic.php?p=3341490#p3341490"]Скажем, для первых подвернувшихся под лапу BZX84C (для определённости - производства Vishay) дифференциальное сопротивление определяется для токов 1 (или 0.5) мА и 5 (или 2) мА, и оно оказывается существенно разным. А ведь ток 1 мА находится в рабочем диапазоне токов.[/uquote]
Невнимательно читал и цитировал, заметил только про 20мА.
Глянул даташиту на 9-ти вольтовый - для 25 и 0.5 мА приведены сопротивления, прям для двух этих участков.

[mickbell]

Ага, и вправду довольно линейно.

[Шум]

Здравствуйте. Обьясните, пожалуйста, как работает данная схема. Описание в книге мне не ясно. Книга Сворень Транзисторы. Почему диод д2 заперт? Он ведь подключен прямой полярностью. Моё видение работы схемы: по цепи д2, Rн2, источник питания, течет ток, соответствующий верхней отсечке. В момент появления тока в цепи Rн1, Rn2, ист перем. напряжения, через Rн2 идет ток, противоположенный по направлению току, создаваемому ист. пост напряжения. Ведь нижний график соответствует току через Rн2? Запутался. Объясните, пожалуйста.

[Maykill]

предлагает найти данную книгу?
и схему в ней?

[aen]

[uquote="Шум",url="/forum/viewtopic.php?p=3500324#p3500324"]Объясните, пожалуйста.[/uquote][uquote="aen",url="/forum/viewtopic.php?p=146388#p146388"]Скачай эту книгу. Иначе просто придётся её пересказывать.
https://sunduk.radiokot.ru/loadfile/?load_id=1287372938
Глава 9. Там описываются диодные ограничители и фиксаторы уровня, что у тебя. Поймёшь чем ограничитель отличается от фиксатора. В фиксаторе на входе стоит конденсатор. Обычно это разделительный конденсатор между каскадами, а фиксация уровня позволяет восстановить постоянную составляющую на нужном уровне.

Ограничитель.


Фиксатор.
[/uquote]

[Шум]

Спасибо. Попытаюсь понять.

Добавлено after 23 minutes 36 seconds:
Ничего не понял. Ещё более непонятно стало.

[El-Eng]

Запутался. Объясните, пожалуйста.

Батарейку переверните, ошибка там, в схеме...