Имитатор индуктивности с коммутируемыми конденсаторами Советский патент 1985 года по МПК H03H11/48 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в избирательных устройствах. Известен имитатор индуктивности, содержащий операционный усилитель, вцепи отрицательной обратной связи которого включен конденсатор, и ими таторы резисторов на коммутируемых конденсаторах Наиболее близок к предлагаемому имитатор индуктивности с коммутируе мыми конденсаторами, содержащий опе рационный усилитель с цепью емкостной отрицательной обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, инвертирующий вход через первый имитатор резистора соединен с входом имитатора инду тивности, а также второй, имитатор резистора, одним выводом подключенный к входу имитатора индуктивности а другим выводом - к выходу операционного усилителя, при этом имитаторы резисторов выполнены на коммутируемых конденсаторах Г 21. Однако известные имитаторы индук тивности имеют недостаточную добротность имитируемой индуктивности. Цель изобретения - повышение .добротности имитируемой индуктивнос ти. Для достижения поставленной цели в имитатор индуктивности с коммутируемыми конденсаторами, содержащий операционный усилитель с цепью емкостной отрицательной обратной связ неинвертирующий вход которого под-п ключен к общей шине, инвертирующий вход через первый имитатор резистора соединен с входом имитатора индуктивности, а также второй имитатор резистора,- одним выводом подключенный к входу имитатора инду тивности, при этом имитаторы резисторов выполнены на коммутируемых конденсаторах., введены два звена, последовательно соединенных и включенных между выходом операционного усилителя с цепью емкостной отрицательной обратной связи и другим выводом второго имитатора резистора , каждое из которых состоит из дополнительного операционного усилителя с цепью емкостной отрицательной обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, и. выход является вы содом звена, конденсатора, один вывод которого является входом звена, а другой подсоединен к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя с цепью емкостной отрицательной обратной связи. между инвертирующим входом и выходом которого включен первый дополнительный имитатор резистора, и второго дополнительного имитатора резистора, включенного параллельно конденсатору. На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предложенного имитатора индуктивности с коммутируемыми конденсаторами. Имитатор индуктивности с коммутируемыми конденсаторами содержит операционный усилитель 1 с цепью емкостной отрицательной обратной связи, выполненной на конденсаторе 2, первый 3 и второй 4 имитаторы резистора, два звена, каждое из которых содержит дополнительный операционный усилитель 5 (6) с цепью емкостной отрицательной обратной связи, выполненной на конденсаторе 7 (8), конденсатор 9 (10), первый 11 (12) и второй 13 (14) дополнительные имитаторы резистора, причем имитаторы 3, 4, 11, 12, 13 и 14 выполнены на коммутируемых конденсаторах. Р1митатор индуктивности с коммутируемыми конденсаторами работает следующим образом. Особенностью любого устройства с коммутируемыми конденсаторами является отсутствие обычных сосредоточенных резисторов. Вместо резисторов используются имитаторы резистора на коммутируемых конденсаторах. Величина эквивалентного сопротивления имитатора резистора определяется по формуле частота переключения ключа j емкость коммутируемого конденсатора. С учетом (1) можно определить величину эквивалентной индуктивности L предлагаемого имитатора ин- . чтобы L, дуктивности. Для того, ... j не была частотно-зависимой величиной, необходимо выполнение условий с /С Cj /С - S Si

I .

Тогда sri.

(2)

S1 53

где C , C, Cj и C - емкости конденсаторов 9, 7, 10j 8 соответственно.

Резонансная частота паралпельного контура, образованного L и С, в данном случае определяется по формуле

С31

где С - емкость конденсатора 2, подключенного в цепь емкостной отрицательной обратной связи операционного усилителя 1

Cf - эталонная емкость конденсатора (на чертеже не показан), подключенного к входу схемы имитатора ндуктивности для -образования пааллельного резонансного контура, необходимого для измерения добротности имитируемой индуктивности резонансным методом.

Так как схема предлагаемого имитатора индуктивности реализует заземленную индуктивность с паралельными потерякш, равными 1/2 fjC то с учетом (2) и (3) можно записать выражение для добротности имитируемой индуктивности на резонансной частоте

1.1

(4)

а zinn

11 S3

JC, Cg, с

Если вместо отношения емкостей конденсаторов подставить в (4) максимально допустимый технологический разброс величин их емкостей

М JJlfJfч то получают следующую

и , --

формулу добротности имитатора индук тивности:

(5)

Если подставить N в формулу добротности известного имитатора индуктивности 1 то получится следующее выражение:

a-V4(6)

Сравнивая (5) и (6) видно, что добротность предлагаемого имитатора индуктивности в N раз больше добротности известного имитатора индуктивности .

Основным преимуществом предлагаемого имитатора индуктивности йвляется высокая добротность имитируемой индуктивности и возможность использования в избирательных устройствах с коммутируемыми конденсаторами. Схемы с коммутируемыми конденсаторами являются новым, перспективньм напрьавлением в развитии микроэлектроники. Особенность таких схем заключается в том, что в них отсутствуют резисторы в обычном понимании этого слова. Вместо сосредоточенных резисторов используются эквивалентные схемы, состоящие из конденсаторов и ЩП-переключателей. Поэтому схемы с коммутируемыми конденсаторами, выполненные по МДП-технологии, обладают высокой стабильностью, меньшими габаритами, -по сравнению с их RC-прототипами, низким уровнем шума и т.д.

В предлагаемом имитаторе индуктивности повьппение добротности имитируемой индуктивности достигается без нарушения ограничений на схемы с коммутируемыми конденсаторами

ив пределах возможностей ЦЦП-технологии. Поэтому избирательные устройства, выполненные на предлагаемых имитаторах индуктивности, обладают достаточными избирательными

свойствами из-за высокой добротности имитируемой индуктивности, а также могут быть микроминиатюризированы по МДП-технологии. S Ifj I1 ИЗПЛС|Ш о .j 1 EJ №

ИМИТАТОР ИНДУКТИВНОСТИ С КОММУТИРУЕМЫМИ КОНДЕНСАТОРАМИ, содержащий операционный усшдатель с цепью емкостной отрицательной обратной связи, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, йнвертируюпщй вход через первый имитатор резистора соединен с входом имитатора индуктивности, а также второй имитатор резистора. одним выводом подключенный к входу имитатора индуктивности, при этом имитаторы резисторов выполнены на коммутируемых конденсаторах, отличающийся тем, что, с. целью повышения добротности имитируемой индуктивности, введены два звена, последовательно соединенных и включенных между выходом операционного усилителя с Цепью емкостной отрицательной обратной связи и другим выводом второго имитатора резистора, каждое из которых состоит из дополнительного операционного усилителя с цепью емкостной отрицательной обратной связи, , неинвертирзпощий вход которого под-. (Л ключен к общей шине, а выход является выходом звена, конденсатора, один вьшод которого является входом звена, а другой подсоединен к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя с цепью емкостной отрицательной обратной связи, между инвертирующим входом и 4 выходом которого включен первый сл дополнительный имитатор резистора, 4 с и второго дополнительного имитатора резистора, включенного параллельно конденсатору.