|
Интегрирующие и дифференцирующие цепи. Интегрирующие и дифференцирующие цепи находят широкое применение в различных устройствах импульсной и вычислительной техники для формирования линейно изменяющихся напряжений и токов, селекции сигналов, линейного преобразования различных импульсов и т. д. Интегрирующая цепь описывается уравнением
где k1, k 2 — коэффициенты пропорциональности.
Простейшая интегрирующая и дифференцирующая цепи могут быть реализованы на базе RС-цепочки (рис. 3.33, 3.34). Действительно, если параметры интегрирующей цепочки (рис. 3.33) тако-
вы, что где tИ длительность входного сигнала, то на выходе такой цепи имеем
Однако точность интегрирования и дифференцирования такой пассивной цепи невысока. Поэтому на практике операции (3.132) и (3.133) реализуют с помощью активных цепей с зависимыми источниками, например на базе ОУ.
На рис. 3.35, а изображена схема интегратора, а на рис. 3.36, а — дифференциатора на ОУ. Определим комплексное действующее напряжение на выходе интегратора. Для этого воспользуемся эквивалентной схемой замещения ОУ в виде ИНУНа (рис. 3.35, б).
Приняв потенциал базисного узла V 4 = О составим уравнение равновесия узловых потенциалов:
А так как деление U 1на jω соответствует операции интегрирования входного сигнала u1(t) (см. § 3.6), то схема, изображенная на рис. 3.34 является моделью идеального интегратора.
Аналогично можно получить для идеального дифференциатора (см. рис. 3.36):
т. е. u 1(t) и u 2(t) связаны между собой зависимостью, аналогичной (3.134). Знак «—» в уравнении (3.135) и (3.136) обусловлен поворотом на угол я фазы входного сигнала поданного на инвертирующий вход ОУ.
ARC-цепь второго порядка. На рис. 3.37 изображена активная RС-цепь (ARC-цепь) второго порядка, которая находит широкое применение в качестве типового звена различных устройств: фильтров, корректоров и др. (см.гл.14, 17, 18).
Приняв потенциал узла V 5 = 0 (базисный узел) составим для узлов 3 и 4 уравнения по методу узловых потенциалов (рис. 3.37, б):
Гиратор. Гиратором называют необратимый четырехполюник (рис. 3.38, а), описываемый уравнениями где Gr проводимость гиратора.
Условное изображение гиратора показано на рис. 3.38, б. Нагрузим гиратор сопротивлением нагрузки Z 2. Входное сопротивление гиратора
т. е. обратно сопротивлению нагрузки, поэтому гиратор часто называют инвертором положительного сопротивления. Свойство (3.139) является очень важным, поскольку позволяет имитировать индуктивность с помощью емкости. Действительно, если
— эквивалентная индуктивность. Это свойство гираторов является очень ценным для микроэлектроники, поскольку изготовление индуктивностей по интегральной технологии представляет сложную задачу. Использование же гираторов с малым значением Gr позволяет из небольших емкостей С моделировать большие значения индуктивности L.
Существуют и другие многочисленные применения гиратора: преобразование напряжения и тока, моделирование Т- и П- образных звеньев с катушками индуктивности, трансформаторов, резонансных контуров. В качестве примера на рис. 3.39 изображена Модель параллельного колебательного контура (рис. 3.39, б) на базе гиратора (3.39, а).
Важным свойством гиратора является то, что он не вносит энергии в цепь и не потребляет ее из цепи, т. е. ведет себя как пассивный элемент без потерь. Это следует непосредственно из уравнений
гиратора.
Реализация гиратора осуществляется с использованием активных элементов. Например, ОУ (на базе двух источников ИТУН: на базе ИТУН и ООС; на основе двух ПОС и др.). На рис. 3.40 изображена схема гиратора с двумя ИТУН, выполненными на базе ОУ.
Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 25 | Нарушение авторских прав