Кто имел дело со схемой старого телефонного аппарата с дисковым номеронабирателем, тот непременно обращал внимание на наличие в ней 2-х диодов. Причём включены они встречно-параллельно. Иногда вместо диодов там применялись их аналоги – кремниевые биполярные транзисторы, у которых использовался лишь один переход, эмиттер-база. Для чего необходимо такое включение? Это и предлагается рассмотреть в данной статье.
Вольтамперная характеристика диода
В отличие от пассивных элементов, большинство из которых имеет линейную зависимость тока от напряжения, у диодов и p-n-переходов транзисторов она не линейна. Особенно в самом начале, при низких напряжениях, диод, например, Д220А имеет малую пропускную способность.
А вот обратный ток, даже при малых отрицательных напряжениях имеет некоторое значение. Чтобы убрать влияние отрицательной части вольтамперной характеристики используют описываемое параллельное включение 2-х диодов, соединённых в разной полярности. В этом случае переменный сигнал, амплитудой 0,3 – 0,5В, такой составной диод практически не будет пропускать. Зато скачки напряжения в несколько вольт различной полярности будут легко проводимы парой диодов, включенных встречно-параллельно.
Применение встречно-параллельным включения диодов
Если включить диоды по схеме, указанной ниже, то можно получить ограничитель напряжения переменного сигнала по амплитуде.
Если на вход такой схемы подать переменный сигнал со средней амплитудой в 0,5 В и возможными всплесками импульсов в несколько раз превышающих это значение, то на выходе он получится ограниченным до определённого напряжения. Причём подавление импульсов получается «мягким», вольтамперная характеристика диодов имеет параболическую зависимость.
Сделаем расчёт, например, для диода Д220А. При 0,5 В, ток через диод, подключенный катодом к выходу (если сопротивление запертого второго диода не учитывается), составляет 8,8 мА. Значит экви
валентное сопротивление диода равно R=U/I, R=0,5/0,0088=56,82 Ом. Если R баланса выбрать много больше этого значения, например, 500 Ом, то все пики импульсов будут гаситься на нём.
Применение диодов для защиты телефонного капсюля
Вот схема телефонного аппарата ТА-2114, диоды включены параллельно телефонному капсюлю. А он в свою очередь подключен к понижающей обмотке автотрансформатора.
Сопротивление телефонного капсюля 150 Ом, а номинальное напряжение, около 60 мВ. Поэтому он хорошо согласуется только через автотрансформатор, а диоды наилучшим образом срезают пики щелчков и помех, попадающих в телефонную сеть. Широкое использование подобной схемы свидетельствует о том, что диоды со встречно-параллельным соединением, подключённые параллельно капсюлю, хорошо защищают его от щелчков и помех.
Диодная защита в «охоте на лис»
Есть такая игра, которая называется «охота на лис». Суть её заключается в том, что необходимо найти «лису» – излучателя радиоволн с помощью специального пеленгатора с направленной антенной. В приёмниках, непосредственно на входе с антенны стоят диоды, включенные встречно-параллельно.
Таким образом, сигнал с антенны можно защитить от превышения по напряжению с помощью диодов. Особенно, если на входе усилителя имеются полевые транзисторы, для которых небезопасно повышенное напряжение сигнала.
Диодная защита в операционных усилителях
Защита от превышения постоянного напряжения различной полярности, также переменной составляющей сигнала часто используется в схемах с операционными усилителями. Эффективно стабилизируется сигнал, ограниченный с помощью цепи обратной связи в которой включены диоды (схема на рисунке сверху). Такая схема может использоваться в качестве ограничителя напряжения в измерительных приборах постоянного тока.
Если сигнал, который необходимо ограничить и защитить от импульсных помех имеет только переменную составляющую, то можно диодный ограничитель поставить на входе (схема на рисунке внизу). Сигнал в этом случае будет меньше искажаться на верхних значениях амплитуды.
Возможны и другие варианты использования диодного ограничителя переменного или разнополярного сигнала. Главное уяснить принцип его работы, чтобы использовать такую защиту в цепях электроники.
