Регулируемый активный двухполюсник, имитирующий полное сопротивление Советский патент 1990 года по МПК H03H11/46 

Второй вход

ФигЛ

Изобретение относится к радиоэлект- 1 ронике и может быть использовано в пере- страиваемых фильтрах, аттенюаторах регулируемых усилителях.

Цель изобретения - повышение точно- сти и расширение диапазона имитирован- ного полного сопротивления.

На фиг.1 показана структурна я электрическая схема регулируемого активного двухполюсника, имитирующего полное со- противление; на фиг.2-4 - то же, варианты. I Регулируемый активный двухполюсник, Iимитирующий полное сопротивление, содержит регулируемый многополюсник 1, первый 2 и второй 3 алгебраические сумма- (торы, первый 4 и второй 5 образцовые эле- }менты, регулируемый дифференциальный усилитель 6, дифференциальный усилитель {7, цифроаналоговый преобразователь 8, (первый 9 и второй 10 управляемые аттеню- jaTOpbt и первый 11 и второй 12 умножающие i цифроаналоговые преобразователи. Двухполюсник работает следующим об- :разом.

; Если сопротивления первого и второго : образцовых элементов одинаковы, эквива- |лентное сопротивление между первым и вторым выводами устройства определяется выражением

2оэ

ZSKB -

Kv

где Zo3 - сопротивление образцового элемента;

Ку - коэффициент передачи дифференциального усилителя.-

Активная Нэкв. индуктивная UKB и емкостная Сэкв составляющие имитируемого сопротивления соответствуют выражениям

ПОЭ

Нэке -

Ку

, из

Сэкв Соэ Ку ; где Воэ, {-оэ м Соэ-соответственно активная.

индуктивная и емкостная составляющие со- противления образцового элемента.

Напряжение на выходе дифференциального усилителя 6 равно

UAy-(U2-Ul)Ky,

где Ui и U2 - напряжения относительно об- щего провода соответственно на первом и на втором выводах устройства;

Ку - коэффициент передачи дифференциального усилителя,

Напряжение на выходе первого алгеб- раического сумматора 2 равно

Uci Ui + Уду - Ui + (U2 - Ui) Ку.

Напряжение на выходе второго алгебраического сумматора 3 равно

UC2 U2 - Уду U2 - (U2 - Ul) Ку.

Напряжения соответственно на первом 4 и на втором 5 образцовых элементах равны

Uo3i Ui - Uci Ui - Ui - (U2 - Ui) Ку (Ui-U2)Ky;

Uo32 U2-Uc2 U2-U2 + {U2-Ul)Ky (Ui - U2) Ky.

Токи, протекающие соответственно по первому 4 и по второму 5 образцовым зле- ментам,равны

, Uo3i (Ui -U2)Ky

Zo3l

Uo32 (Ui -U2)Kv . Zo32Zo32

где Zo3i и Zo32 - сопротивления соответственно первого и второго образцовых элементов.

Если Zo3i Zo32 Zo3, то ток, протекающий от первого вывода к второму, равен

|„ |„., ,,( Ц -)У.

i-O3

Тогда эквивалентное сопротивление между первым и вторым выводами равно

U2 UT-U2

1оз2

(Ul-U2)Ky/Zo3

Ui

Z3KB

Zo3

Ку

Управляя коэффициентом передачи дифференциального усилителя можно получать различные величины полного сопротивления на выводах регулируемого активного двухполюсника. Причем образцовыми элементами 4 и 5 могут быть как резисторы, так и индуктивности и емкости, величины номиналов которых должны быть равны. Если номиналы образцовых элементов имеют разброс, его можно скомпенсировать, подбирая г;оотношения коэффициента передачи первого и второго алгебраических сумматоров 2 и 3, соответственно с их первого суммирующего входа и вычитающего входа их коэффициенты передачи сумматоров соответственно с MX второго суммирующего входа должны быть чуть меньше единицы для исключения возбуждения устройства.

При использовании устройства по фиг.2 коэффициент передачи регулируемого многополюсника равен

к

Кду ,

KDM -

чрмг-,

где N - число значения, подаваемого на вхо управления цифрового кода;

NMSKC - максимальное числовое значение цифрового кода;

Кду - модуль коэффициента усиления дифференциального усилителя 7.

Тогда эквивалентное сопротивление между первым и вторым выводами регулируемого активного двухполюсника по фиг.2 равно

2экв -

- Zo3 Ммакс Кду N

При десятиразрядном цифроаналого вом преобразователе и использовании кон денсаторов в качестве образцовых элементов 4 и 5 с емкостью 100 мкФ регулируемый активный двухполюсник имеет диапазон от О до 100 мкФ с дискретностью 0,1 мкФ.

При выполнении устройства на фиг.З и

4и, если сопротивления первого 4 и второго

5образцовых элементов одинаковы и-коэффициенты передачи первого 9 и второго 10 управляемых аттенюаторов одинаковы, эквивалентное сопротивление между первым и вторым выводами устройства определяется выражением

1 - Катт

где Zo3 - сопротивление образцового элемента;

Катт - коэффициент передачи управляемого аттенюатора.

При выполнении регулируемого аттенюатора 1 на цифроаналоговых преобразователях 11 и 12 их коэффициент передачи соответствует выражению 1 - N

1ЯацпjTj,

1чмакс

где N - числовое знач ение цифрового кода, подаваемого на цифроаналоговые преобразователи;

NMBKC - максимальное числовое значение цифрового кода на входе управления.

Поэтому в этом случае справедливо выражение

Zo3 Zo3 NMBKC

2экв -

1 N

N

макс

N

Регулируемые активные двухполюсники по фиг.2 и 4 отличаются тем, что у первого максимальное значение эквивалентного сопротивления имеет место при нулевом коде на входе управления, а у второго - при максимальном коде на входе управления.

Разброс коэффициентов передач управляемых аттенюаторов 9 и 10 и цифроаналоговых преобразователей 11 и 12 может быть скомпенсирован изменением коэффициентов передачи алгебраических сумматоров 2 и 3 с их соответствующих входов. Для уменьшения погрешности, вносимой входным сопротивлением регулируемого многополюсника 1, на его входах могут быть установлены повторители напряжения с

большим входным сопротивлением. А в качестве цифроаналоговых преобразователей 8, 11 и 12 могут быть использованы только умножающие цифроаналоговые преобразо- ватели с резистивной матрицей R -2R.

Формула изобретения

1. Регулируемый активный двухполюс- 10 ник, имитирующий полное сопротивление, содержащий регулируемый многополюсник, первый алгебраический сумматор, первый образцовый элемент, первый вывод которого является первым входом регулиру- 15 емого активного двухполюсника, имитирующего полное сопротивление, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона имитированного полного сопротивления, введены

20 второй образцовый элемент, второй алгебраический сумматор, первый и второй входы регулируемого многополюсника являются первым и вторым выводами регулируемого активного двухполюсника, имитирующего

5 полное сопротивление, выход регулируемого многополюсника соединен с первым суммирующим входом первого алгебраического сумматора и с вычитающим входом второго алгебраического сумматора, и явля0 ется выходом регулируемого многополюсника, выходы первого и второго алгебраических сумматоров соединены соответственно с вторыми выводами первого и второго образцового элемента, а первый

5 вывод второго образцового элемента соединен с вторым входом регулируемого многополюсника, причем вторые входы первого и второго алгебраического сумматоров соединены соответственно с первыми выводами

0 первого и второго образцового элементов.

2.Двухполюсник по п.1. отличающийся тем, что регулируемый многополюсник выполнен в видз регулируемого дифференциального усилителя, инвертиру5 ющий вход которого является первым входом регулируемого многополюсника, вторым входом которого является неинвер-. тирующий вход регулируемого дифференциального усилителя, выход которого

0 является выходом регулируемого многополюсника.

3.Двухполюсник по п.1, отличающийся тем, что регулируемый дифференциальный усилитель выполнен в виде

5 последовательно соединенных дифференциального усилителя и умножающего цифроаналоговог.о преобразователя, выход которого является выходом регулируемого дифференциального усилителя, а цифровые входы умножающего цифроаналогового

преобразователя являются входами управления регулируемого дифференциального усилителя.

4. Двухполюсник по П.1, отличающийся тем, что регулируемый многополюсник выполнен в виде двух управляемых аттенюаторов, входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами регулируемого многополюсника, а выходы первого и второго аттенюаторов соединены соответственно с первым и вторым выходом многополюсника, причем его выходы соединены соответственно с первыми суммирующими входами первого и второго алгебраических сумматоров и с вычитающими входами второго и первого алгебраического сумматора, а вторые суммирующие входы первого и второго алгебраического сумматоров соединены соответственно с вторым и первым входами регулируемого многополюсника, входы управления первого и второго управляемых аттенюаторов

объединены и являются входом управления регулируемого многополюсника.

5. Двухполюсник по п.1, отличающийся тем, что регулируемый многополюсник выполнен в виде первого и второго умножающего цифроаналоговых преобразователей, аналоговые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входом регулируемого многополюсника, а

выходы.прямого и инверсного тока первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первым, третьим, четвертым и вторым выходами регулируемого многополюсники, а первый и

второй суммирующие входы первого и второго алгебраических сумматоров соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами регулируемого многогголюсника, а Цифровые входы

превого и второго цифроаналоговых преобразователей объединены и являются входами управления регулируемого многополюсника.

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона имитированного полного сопротивления. Регулируемый активный двухполюсник, имитирующий полное сопротивление, содержит регулируемый многополюсник 1, состоящий из регулируемого дифференциального усилителя (ДУ) 6, алгебраические сумматоры 2 и 3 и образцовые элементы 4 и 5. Управляя коэффициентом передачи ДУ 6, можно получать различные величины полного сопротивления на входах регулируемого активного двухполюсника. Образцовыми элементами 4 и 5 могут быть резисторы, индуктивности и емкости, величины номиналов которых должны быть равны. В случае разбросов номиналов образцовых элементов 4 и 5 возможна компенсация путем подбора коэффициента передачи, который не должен превышать 1, алгебраических сумматоров 2 и 3. Для уменьшения погрешности, вносимой входным сопротивлением регулируемого многополюсника 1, на его входах могут быть установлены повторители напряжения с большим входным сопротивлением. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

управления Фае. 2

Bxod у продления

ФиеЛ