Активні імітатори імпедансу

Аналіз показує, що недоліками кодокерованих магазинів імпедансу є вплив залишкових параметрів комутаційних елементів. Одиниця молодшого розряду кодокерованого магазину імпедансу обмежується значенням опору R_зs замкненого ключа, і на частоті 50 Гц не дає змоги реалізувати магазин з дискретністю відтворення меншою від 0,1 Ом, оскільки опір R_зs для найкращих герконових ключів становить 0,05 Ом. При відтворенні великих значень імпедансу суттєво впливатиме опір R_ps розімкненого ключа, оскільки їх значення стають співмірними. Частотний діапазон кодокерованого магазину імпедансу обмежений паразитними ємностями С_s розімкненого ключа. Крім того, в кодо-керованому магазині імпедансу повинен бути передбачений захист ключів від перенапруг в перехідних режимах. Це, до того ж, суттєво обмежує швидкодію магазину імпедансу

Вказані недоліки змушують шукати інші методи побудови кодокерованих багатозначних мір імпедансу. Найбільшим недоліком фізичної котушки індуктивності, особливо великих значень і низькочастотних, є їх мала добротність, яка принципово обмежується активним опором R_l котушки. З цієї точки зору основну увагу слід звернути на ”безіндуктивні” методи реалізації індуктивностей.

14.3.1. Імітатори на основі ОП з багатоланковим зворотнім зв’язком. В загальному випадку на базі одного активного елементу, охопленого зовнішнім зворотнім зв’язком через зразковий реактивний елемент, може бути реалізований імітатор реактивного опору (рис. 14.3) [133].

Рис. 14.3. Схема імітатора реактивного опору

Вхідну провідність визначимо із системи рівнянь:

, (14.8)

, (14.9)

де , - відповідно вхідна напруга міри та вихідна напруга ОП DA1.

14.3.2. Компенсація паразитних вхідних провідностей. Для компенсації паразитних вхідних провідностей можна використати конвертори від’ємного опору [61] (рис. 14.4). Вхідну провідність вказаної схеми (рис. 14.4) визначимо із системи рівнянь:

Рис. 14.4. Схема високодобротної реактивності

(14.10)

(14.11)

де позначення всіх елементів та струмів і напруг показано на рис.14.4.

При виконанні умови: , вхідний опір схеми рис. 14.4 дорівнюватиме:

. (14.12)

Аналіз співвідношення (14.12) показує, що структура, подана на рис. 14.4., виконуватиме роль високо добротної реактивності і може бути реалізована на основі RC-елементів. Для перемикань піддіапазонів відтворюваних реактивностей може бути використаний набір або взірцевих конденсаторів, або резисторів R₁ та R₃. Однак, ця структура має суттєві обмеження при відтворенні великих значень індуктивності через достатньо велике значення знаменника виразу (14.12) – коефіцієнта передачі ОП DA2 k₂=1+R₄/R₃. З метою значного зменшення цього негативного впливу конвертор від’ємного опору потрібно підключати паралельно до входу підсилювача DA1 (рис. 14.5). Вхідну провідність цієї міри реактивності визначимо із системи рівнянь, складених на основі законів Кірхгофа

(14.13)

, (14.14)

де всі позначення елементів, струмів та напруг приведені на рис. 14.5.

Якщо виконати умову: , то вхідний опір схеми рис. 14.5 дорівнюватиме

. (14.15)

Як видно з формули (14.15), порівняно із схемою рис. 14.5 еквівалентна реактивність збільшена в К₂-1=R₄/R₅ разів.

Рис. 14.5. Схема імітатора реактивності великих значень

Поиск по сайту: