Ограничение уровня сигнала
5 Июля 2016


При проектировании сложных систем часто бывает необходимо ограничить уровень сигнала для разных частей схемы. Например, если вы строите систему, управляющуюся микроконтроллером с питанием 5В и различной переферией с питанием 3.3В. Для сигнальных линий, в которых необходимо обеспечить двухстороннее согласование, целесообразно применить схему согласования на транзисторе, либо специализированные микросхемы. В случае когда двусторонний обмен сигналами не нужен, либо если высоковольтная часть может нормально работать с логическим уровнем низковольтной части схемы, можно применить простейший ограничитель уровня на диоде, либо стабилитроне.

Простейший ограничитель уровня на диоде

В вышеприведённой схеме дан пример для диода с прямым падением напряжения 0.6В. При прямом включении он будет ограничивать уровень отрицательного напряжения на уровне -0.6В. Следует помнить, что уровень ограничения напряжения будет зависеть от прямого падения напряжения на диоде - для разных элементов эта характеристика различается. При необходимости сместить уровень ограничения в ту или иную сторону, можно включить последовательно с диодом источник ЭДС (например батарею).
В системах с использованием дифференциальной пары часто можно встретить следующий способ включения диодного ограничителя:

Простейший ограничитель уровня на диоде

Когда необходимо ограничить сигнал с большой амплитудой и нет возможности включать дополнительную ЭДС в цепь, можно воспользоваться стабилитроном включенным по аналогичной схеме:

Ограничитель уровня на стабилитроне

Однако при данном включении не следует забывать, что при слишком большом токе стабилизации стабилитрон может сгореть, хотя чаще всего в сигнальных схемах данная проблема не стоит ввиду малых сигнальных токов.
Диодные ограничители также удобно использовать для повышения надёжности схемы посредством ограничения максимального напряжения на её входах. При использования подобного включения диодов в цепях питания, необходимо помнить о протекающих через диоды обратных токах.