Amplitúdové selektory

    Amplitúdové selektory sú obvody, ktorých úlohou je vybrať žiadaný signál zo zmesi signálov na základe jeho amplitúdových vlastností a tento signál ( alebo jeho časť ) prepustiť na výstup selektora a ostatné signály, ktoré nespĺňajú požadované amplitúdové vlastnosti zadržať.

    Je potrebné na tomto mieste zdôrazniť, že na rozdiel od frekvenčných selektorov, pri ktorých signál spĺňajúci frekvenčné vlastnosti sa objavil na výstupe selektora celý a neskreslený, pri amplitúdových selektoroch sa výstupný signál nemusí vôbec podobať vstupnému signálu a to ani tvarom, ani amplitúdou. Je to z dôvodu toho, že v amplitúdových selektoroch sa výber robí na základe porovnávania amplitúdy neznámeho napätia so známou úrovňou referenčného napätia Uref , takže na výstup sa dostáva len rozdielová časť týchto dvoch napätí, poprípade je táto rozdielová časť zosilnená.  Vo všeobecnosti aj amplitúdové selektory delíme na pasívne a aktívne.

    Základným pasívnym obvodom pre amplitúdovú selekciu je diódový amplitúdový diskriminátor ( z lat. slova discrimino = rozdeľovať, rozlišovať ).
Amplitúdový diódový diskriminátor       Priebehy signálov k ampl. diód. diskriminátoru

    Ako z obrázka vidno, ide o jednoduché zariadenie, ktorého základ tvorí diódový diskriminátor ( toto je len jedno z možných zapojení ) zložený z diódy D, rezistora R1 a  zdroja referenčného napätia Uref. Derivačný článok CR2, slúži na odstránenie jednosmernej zložky z výstupného signálu u3.

    Činnosť obvodu je založená na rozlišovaní, porovnávaní veľkosti vstupného napätia u1 a  referenčného napätia Uref. Porovnávacím, vyhodnocovacím prvkom je dióda D, ktorá vedie len vtedy, keď vstupné napätie u1, ktoré je privedené na jej anódu, je väčšie ako napätie referenčné Uref, ktoré je privedené na jej katódu. Rezistor R1 slúži na získanie rozdielového napätia medzi vstupným napätím a referenčným.

Činnosť obvodu :
    Predstavme si, že na vstup selektora ( na svorky
1, 1) privádzame sled impulzov s rôznou amplitúdou tak, ako to je znázornené na obrázku vpravo hore ( impulzy 1, 2, 3, 4.) Pokiaľ amplitúda impulzov je menšia ako veľkosť referenčného napätia Uref ( impulzy 1, 3 ), dióda D je zatvorená ( nevedie ) a obvodom netečie prúd i, čím na rezistore R1 nevzniká žiaden úbytok napätia a teda na výstupe diskriminátora ( svorky 2, 2 ) je napätie u2, ktorého veľkosť sa rovná referenčnému napätiu Uref. Akonáhle sa na vstupe selektora objavia impulzy s amplitúdou vyššou ako je referenčné napätie ( impulzy 2, 4 ), dióda D sa otvorí, obvodom začne tiecť prúd i a na rezistore R1 vznikne úbytok napätia rovný rozdielu vstupného a referenčného napätia.

i.R1 = u1 – Uref

Napätie u2 sa zväčší o úbytok napätia vytvorený na rezistore R1 prúdom i.

u2 = Uref + i.R1

Ako z rovníc vidno, pokiaľ je napätie u1 < Uref ( dióda je zatvorená a obvodom netečie prúd i ) napätie u2 = Uref. Ak je napätie u1 > Uref ( dióda je otvorená a obvodom tečie prúd i ) napätia u2 = u1.

    Pre takto realizovaný diódový diskriminátor napätie u2 má minimálnu hodnotu rovnú veľkosti referenčného napätia Uref. Túto jednosmernú zložku odstránime už spomínaným derivačným článkom CR2. V tom prípade však veľkosť výstupného napätia u3 sa bude rovnať len rozdielu vstupného a referenčného napätia, teda úbytku napätia na rezistore R1.

    Ako sme už povedali, diódový amplitúdový diskriminátor je pasívny selektor. Tento obvod má maximálny napäťový prenos rovný 1. Môžeme povedať, že zmena výstupného napätia kopíruje zmenu vstupného napätia. a výstupný signál sa tvarom viac menej podobá vstupnému signálu alebo aspoň jeho časti.

    Pri použití aktívnych amplitúdových selektorov sa výstupný signál vstupnému signálu nepodobá ani amplitúdou ( amplitúda výstupného signálu je rovná rozdielu vstupného a  referenčného napätia zosilneného napäťovým zosilnením aktívneho prvku ), ani tvarom, pretože výstupný signál je vzhľadom na veľké napäťové zosilnenie aktívneho prvku tvarovo obmedzený ( na výstupe získavame signál približne obdĺžníkového tvaru..)

Jednoduchý aktívny amplitúdový selektor s tranzistorom aj s priebehmi je na nasledujúcom obrázku.

Amplitúdový selektor s tranzistorom 1

    Ako z obrázka vidno, tranzistor tu plní úlohu rozdielového zosilňovača. Je vyhodnocovacím prvkom rovnosti vstupného a referenčného napätia. Pokiaľ je vstupné napätie u1 menšie ako referenčné napätie Uref ( u nás sú to vstupné impulzy 1 a 3 ), rozdiel týchto napätí je menší ako minimálne napätie uBE ( bežne okolo 0,6 V ) potrebné na otvorenie tranzistora. Teda ak :

u1 – Uref = uBE < 0,6 V

potom tranzistor je zatvorený a na jeho kolektore je plné napájacie napätie +UCC. Pokiaľ je vstupné napätie väčšie ako napätie referenčné ( u nás impulzy 2 a 4 ) a to také, že platí :

u1 – Uref = uBE > 0,6 V

potom tranzistor T je otvorený a na jeho kolektore je napätie rovnajúce sa referenčnému napätiu Uref.

    Ako sme už povedali, amplitúdový selektor s tranzistorom je aktívny selektor, pretože tranzistor má určité napäťové zosilnenie Au. Práve vďaka tejto vlastnosti tranzistora budú malým zmenám vstupného napätia ( alebo tiež jeho pomalým zmenám v čase ) na vstupe selektora zodpovedať veľké zmeny výstupného napätia ( alebo tiež rýchle zmeny výstupného napätia v čase ) na výstupe selektora. Situácia je znázornená na obrázku.

Amplitúdový selektor s tranzistorom 2

Čím bude väčšie napäťové zosilnenie použitého aktívneho prvku v amplitúdovom selektore, tým budú strmšie ( rýchlejšie ) zmeny napäťových úrovní na výstupe selektora.

    Aktívne selektory s veľmi veľkým zosilnením sa často využívajú na určenie časového okamihu, kedy vstupné napätie u1 dosiahne úroveň referenčného napätia Uref. Takéto obvody voláme komparátory ( z latin. slova comparatio = porovnávanie, prirovnávanie, rovnaké postavenie, správny pomer.)

Niektoré príklady obvodov na úpravu amplitúdy signálu sú spomenuté v nasledujúcej podtéme.



!!!   Použitie obsahu stránok alebo ich častí na "kvaziautorské" a komerčné účely je v rozpore s autorskými právami a je možné len so súhlasom autora   !!!

Spracoval :  Ing. Alexander Žatkovič
Prípadné pripomienky alebo otázky zasielajte na adresu