1.2.1. - Limitatore con diodo
La rete limitatrice è costituita da un diodo inserito nella rete di retroazione di un amplificatore operazionale in configurazione invertente, in derivazione alla resistenza R2, come in figura.
Limitatore ad un solo livello caratteristica di trasferimento
Con riferimento al primo circuito (il secondo è analogo), l'anodo del diodo è collegato all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale, che è una massa virtuale (supponendo ideali i componenti), e quindi a un potenziale di riferimento di zero volt.
Il diodo sarà in conduzione quando il catodo, collegato all'uscita dell'amplificatore operazionale, diventando negativo rispetto alla massa, raggiunge il valore -V. Interdetto quando maggiore di -V.
Il funzionamento del limitatore si può riassumere come segue:
Se Vi < 0 Þ Vo > 0 Þ D interdetto Þ il ramo contenente il diodo risulta aperto Þ
Þ il circuito si comporta da amplificatore invertente
.
se Vi > 0 Þ Vo < 0 Þ
se Vo > -Vg Þ D non in conduzione Þ ramo con il diodo aperto
se Vo £ -Vg Þ ramo col diodo in conduzione Þ
Quando il diodo è interdetto, il circuito si comporta da amplificatore invertente con guadagno -R2/R1.
Quando il diodo è in conduzione, la tensione su R2 rimarrà costante a -Vg , come pure la tensione d'uscita.
Il diodo entrerà in conduzione per la tensione di ingresso
.
Un aumento della tensione Vi rispetto a questo valore determina un aumento della corrente I1 e della corrente ID nel ramo contenente il diodo, mentre rimane praticamente invariata la corrente I2 nel ramo contenente R2, perché la tensione ai suoi capi coincide con quella del diodo in conduzione -Vg (in conduzione la corrente varia esponenzialmente in funzione della tensione applicata).
La relazione tra Vo e Vi è rappresentata graficamente dalla caratteristica di trasferimento, che è a forma di spezzata. Da essa è evidente la limitazione della tensione d'uscita al valore della tensione di soglia del diodo.
Il secondo circuito di figura, col diodo invertito rispetto al precedente, limita la parte positiva della tensione d'uscita Vo al valore Vg .
Vantaggio di tale limitatore rispetto all'equivalente senza amplificatore operazionale è la possibilità di regolare, tramite R1 e R2, l'ampiezza della tensione d'uscita e la costanza della resistenza di ingresso, pari a R1.
