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 U_ref , 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.

     

    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 U_ref. 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 U_ref. 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 U_ref, 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 U_ref ( 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 U_ref. 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 – U_ref

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

u₂ = U_ref + i.R₁

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

    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 U_ref ( u nás sú to vstupné impulzy 1 a 3 ), rozdiel týchto napätí je menší ako minimálne napätie u_BE ( bežne okolo 0,6 V ) potrebné na otvorenie tranzistora. Teda ak :

u₁ – U_ref = u_BE < 0,6 V

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

u₁ – U_ref = u_BE > 0,6 V

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

    Ako sme už povedali, amplitúdový selektor s tranzistorom je aktívny selektor, pretože tranzistor má určité napäťové zosilnenie A_u. 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.

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