вход Вход Регистрация



 

Под КПС понимают четырехполюсник, который «преобразует» импеданс (полное сопротивление электрической цепи переменному току) сопротивления (Zн), подключенного к одной паре выводов, в импеданс хZн у другой пары выводов, где х-коэффициент пропорциональности. КОС отличается от КПС только знаком коэффициента пропорциональности (–х). За этими определениями скрывается тот факт, что введение последовательно с каким-либо сопротивлением Zн дополнительного источника напряжения или включение параллельно с Zн дополнительного источника тока приводит к изменению значения этого сопротивления с точки зрения соотношения между приложенным к нему напряжением и протекающим током. При этом дополнительные источники напряжения и тока должны давать напряжение и ток соответствующей частоты, фазы и формы. Так как с помощью дополнительных генераторов получить полную идентичность сигналов трудно, в качестве КПС и КОС используется различные усилители или ПТН, ПНТ, вход которых подключает к одному участку цепи, а выход включают в тот участок, сопротивление которого хотят изменить.

Идею работы конвертора отрицательного сопротивления рассмотрим на примере схемы рис. 3.11.

 

Рисунок 3.11 – Конвертор отрицательного сопротивления

 

По существу, это ОУ, охваченный отрицательной и положительной ОС, осуществляемой через резисторы R. Если ОУ считать идеализированным (КU→∞, Rвых=0, Rвх→∞), то справедливы уравнения

 

U1 = U2

Uвых=U2i2R

 

Подставляя поочередно каждое из уравнений в последующее, получим

 

i1 = –i2

 

Следовательно, при подаче на инвертирующий вход напряжения U2, равного напряжению U1, создающего ток i2 = U2/R2, цепь ведет себя как отрицательное сопротивление, равное

 

В данном случае х = –1, что чаще всего и пытаются получить. Свойства цепи сохраняются, если ее входы будут изменены местами. КОС устойчиво работает только тогда, когда глубина отрицательной ОС больше, чем положительной (коэффициенты ОС соответственно равны , ). Следовательно, для обеспечения их работоспособности обязательно выполнение условия R1<R2.

Тот же эффект наблюдается в том случае, если вместо резисторов R1, R2 установлены сопротивления Z. При этом возникают дополнительные трудности с обеспечением устойчивости.

КОС обычно применяют тогда, когда требуется скомпенсировать какое-либо сопротивление, например сопротивление линии связи при передаче сигнала на большие расстояния или активное сопротивление колебательного контура. Эффективность их резко падает при частотах, больших десятка кГц, из-за дополнительных фазовых сдвигов и влияния паразитных емкостей.

Гираторами или инверторами положительного сопротивления называются четырехполюсники, которые в одном направлении передают сигнал без изменения его фазы, а в другом – сдвигают ее на 180° (рис. 3.12, а).

 

Рисунок 3.12 – Структура гиратора (а), его символическое обозначение (б); эквивалентная схема, поясняющая реализацию гиратора (в), и его принципиальная схема (г)

Символическое обозначение гиратора показано на рис. 3.12, б, а эквивалентная схема их реализации с помощью двух управляемых источников тока i1 и i2 на рис 3.12, в. В них видно, что различие правой и левой ветвей заключается только в направлении токов, создаваемых источниками токов, управляемыми напряжением соседней ветви. Свойства гиратора рассмотрим на примере схемы рис. 3.12, г, считая ОУ идеализированным. Для не инвертирующего входов можно записать уравнения

 

для инвертирующих входов

 

Исключив Uвых1 и Uвых2 из этих уравнений, получим

 

; (3.5)

 

Если к правому входу подключить резистор R2, то и в соответствии с (3.5)

 

Разделив U1 на i1, получим

 

Таким образом, входное сопротивление левого входа обратно пропорционально сопротивлению, подключенному к правому входу.

Сопротивление Rg называют сопротивлением гирации. Оно характеризует коэффициент преобразования сопротивления, подключенного к правому входу.

Если вместо резистора R2 подключить конденсатор С, то сопротивление левого входа.

 

Отсюда видно, что с точки зрения левого входа конденсатор, подключенный к правому входу, эквивалентен индуктивности . Это позволяет заменить громоздкие катушки индуктивности на гираторы, которые легко реализуются по интегральной технологии. Нужное значение индуктивности обеспечивается подключением навесного конденсатора требуемого номинала. Нетрудно получить значения индуктивностей, которые с помощью обычных катушек индуктивности реализовать затруднительно. Подключив к левому входу конденсатор, получим колебательный контур. Добротность гиратора Q обычно определяют при равных конденсаторах, подключенных к обоим входам. Она служит оценкой не идеальности реального устройства. Значения добротности колеблются от десятков до сотен единиц и меняются в зависимости от частоты сигнала. Гираторы целесообразно применять в диапазоне низких частот, как правило, ниже 10 кГц.

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру