Активный двухполюсник

(19) (И),ц ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3451816/18-09 31 34539 15/18-09,03.06.8223.08.84. Бюп.Н.В.Анточ и К,ПКишиневский полтут им. Сергея.372.221.45 ) Патент США Нф 4 Н 7/44. йнлейн В.Е., Холмс ильтры для интеграл.Х. Акных520-52 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54)(57) АКТИВНЬЙ ДВУХПОЛЮСНИК, содержащий операционный усилитель, неЗ 51) Н 03 Н 11/00, Н 03 Н 11/ инвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а в цепи отрицательной обратной связи его включено.продольчое плечо П-образного КС-звена, поперечные плечи которого объединены и являются входом активного двухполюсника, отличающийся тем, что, с целью повышения добротности имитанса, последовательно с П-образным КС-звеном включено Г-об-разное КС-звено, поперечное плечо которого подключено к входу активного двухполюсника, причем продольные и поперечные плечи соответственно П-образного и Г-образного КС-звеньевФ имеют одинаковый характер проводи- Ж мотей соответственно.1109884 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в интегральных схемах для создания частотно-избирательных цепей.Известен активный двухполюсник, 5 который используется для имитации реактивных элементов и содержащий операционный усилитель, к которому подключены КС-цепи 11.Недостатками активного двухполюс пика являются его сложность, а также низкая добротность, обусловленная потерями в схеме.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является 15 активный двухполюсник, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а в цепи отрицательной обратной связи его включено, продольное 20 плечо П-образного С-звена., поперечные плечи которого объединены и являются входом активного двухполюсника, При имитации индуктивности активным двухполюсником П-обраэное 25 С-звено содержит резисторы в попереч. ных плечах, и конденсаторы в продольном плече, а в случае имитации частотно-зависимого отрицательного сопротивления (суперъемкость) П-образ ное КС-звено содержит конденсаторы в поперечных плечах и резисторы в продольном плече 121,Недостатком известного активного двухполюсника является низкая доброт-З 5 ность, обусловленная наличием потерь в схеме. Активный двухполюсник, имитирующий реактивные элементы, обла-. дает потерями. Так, индуктивные потери определяются эквивалентным зна чением резистивного сопротивления потерь подключенного к индуктивности параллельно, а потери суперъемкости " определяются эквивалентйой емкостью потерь, также подсоединенной к ней 45 параллельно. Таким образом, известный активный. двухполюсник имитирует имитансы с низкоч добротностью. Кроме того, 50 Фильтры и другие избирательные цепи, построенное на известном активном двухполюснике, требуют большего количества звеньев при той же избирательности, а это приводит к увели чению габаритов и их стоимости.Цель изобретения - повышение добоотности имитанса. 2Цель достигается тем, что в активный двухполюсник, содержащий операционный усилитель, неинвертирующийвход которого соединен с общей шиной,а в цепи отрицательной обратной связи его включено продольное плечоП-образного КС-звена, поперечные плечи которого объединены и являютсявходом активного двухполюсника, по"следовательно с П-образным КС-звеномвключено Г-образное КС-звено, поперечное плечо которого подключено квходу активного двухполюсника, причем продольные и поперечные плечисоответственно П-образного и Г-образного КС-звеньев имеют одинаковыйхарактер проводимостей соответствен- .но,На фиг, 1 и 2 приведены электрическая принципиальная и эквивалентная схемы активного двухполюсника,имитирующего суперъемкость, нафиг, 3 и 4 в , электрическая принципи"альная и эквивалентная схемы, активного двухполюсника с индуктивнымхара.тером проводимости, на фиг.5-8 - .дуальные схемы предлагаемого активного двухполюсника.Активный двухполюсник содержитоперационный усилитель 1, П-образноеКС-звено 2, Г-образное КС-звено 3.Активный двухполюсник работаетследующим образом;Предлагаемый активный двухполюсникимитирует суперъемкость нли индуктивность в зависимости от характерапроводимостей продольных и поперечных плеч П образного КС-звена 2,Так, при суперъемкостном характереактивного двухполюсника П-образноеКС-звено 2 состоит из конденсаторовв поперечных плечах и из резисторовв продольных плечах (фиг.1), а прииндуктивном характере проводимости - в продольных плечах содержитконденсаторы, а в поперечных - резисторы (фиг.3) .Входное сопротивление активногодвухполюсника определяется следующим выражением.43 в"Щу Щ Щз,. ЯдЩе (, у, уЯа ЯацЦзф1 йф .ф 1 ЯвЯщ при условии, что +=1 ф ф=р Ць-рз 9 1 ФЬожи РСС КК тельную прово бозначаем с с -с; сд (с 5) ф.М(С 1+С 31 ф ьра-,иную слага вивапоСгСчКК Кв ичение добр иост ктивного двухго индуктивносриведена на олюсника, имиквивалентнаяиг. 4.Кроме тог ирую хема ктивно нду шен го и новь поте Ж ф=р Ц=Рс 3При нто эле мет габ ах, а рито.в 4 ф 3 ных с о генератор тся на конечномнии 5 и навходивного двухпоом сопротивлении аквеника,на входном го двухполюсниравно напряжеа 4, а ток, " ное внутреннее нулю. С росолучаем выр ости активн ж г где С., С, С - емкости кощенсаторов в поперечныхплечах, П-образногои Г-образногоКС-звеньев 2 й 3,"- сопротивления резисторов в продоль, ных плечах. П-образного КС-звеньев 2 получаем выражение входной проводимости активного двухполюсника ссуперъемкостным характером проводимости Явм Рйа+Сь(Ъ) + Р СРг(С+Сб) 4 СъВ 4(Са С) С СьСзСгМ. С 1 ССФгв ЭгИз выражения для входной проводимости активного двухполюсника, реализующего суперъемкость видн 1, что на квазирезонансной частоте входного ,гармонического сигнала отрицательная емкостная проводимость, выраженная слагаемым РССС 6 К К, уменьшает положительную емкостную проводимость потерь, равную слагаемому Р(С +С+С 1Таким образом, потери суперъемкости, которые определяются эквивалентным значением проводимости емкостей, равной Р(С+С +С ), компенсируются отрицательной эквивалантной емкостной проводимостью, равной Р С С СвВ В а это обеспечивает увеличение добротности активного двухполюсника имитируЭ 40 ющего суперъемкость.Эквивалентная/схема активного двухполюсника приведена фиг.2. сопротивление резисторов в поперечныхплечах П-образного ии Г-образногоКС-звеньев 2 и 3,емкости конденсаторов в продольныхплечах П-образного и Г-образногоКС-звеньев 2 и 3, ие входной проводидвухполюсника с индуктивным характером проводимости 1 фиг.3) ДВА= ЯРДРфЬЬ 1( й 1+.Ръс,а,й,и СЦЬ 9 Щ"1 ф З ффЯ Из выражения для входной проводимости активного двухполюсника, реали" зующего индуктивность, видно, чтб на квазирезонансной частоте входного гармонического сигнала отрицательная проводимость, выраженная слагае 1 Таким обра з ом, пот ери индуктивности, которые определяются эк лентным значением проводимости(К +К К 5терь, равной , уменьКл КЯКвшаются за счет отрицательной эквивалентной проводимости, так называе мой супериндуктивности, равной1Ра это обеспечивает ув о, использование схем двухполюсника, имитирующеивность и суперъемкость с й добротностью и малыми позволяют строить избираепи с меньшим количеством при тех же заданных параэто приводит к уменьшению и стоимости микроэлектронНапряжение внешне напряжения распределвнутреннем сопротивл Падение напряжени сопротивлении активн ка на нулевой частот нию внешнего генерат проходящий через кон сопротивление 5 равентом частоты в схеме активного двух-полюсника проявляется действие отрицательной обратной связи, в результате чего напряжение на активном двухполюснике уменьшается, а это при водит к появлению тока через конечное внутреннее сопротивление 5. В этом случае активный двухполюсник соответствует конвертору сопротивления с инверсией напряжения.Эквивалентная схема активного двухполюсника с суперъемкостным характером проводимости представляет собой схему, состоящую из параллельно соединенных емкости потерь,суперъемкости и отрицательной частотно- зависимой емкости (фиг.2). На квазиреэонансной частоте эквивалентная емкостная проводимость потерь уменьшается за счет отрицательной емкостипроводимости.Эквивален 7 ная схема активного двухполюсника с индуктивным характером проводимости представляет собой также схему, состоящую из параллель но соединенных резистора, индуктивности и так называемой супериндуктивности (фиг.4), На квазирезонансной частоте эквивалентная отрицательная проводимость супериндуктив- ЗО ности уменьшает эквивалентную проводимость потерь резистора.Возможным вариантом предлагаемого активного двухполюсника, содержащего П-образное КС-звено 2, является схема, в которой вводимый пассивный двухполюсник одним из своих полюсов подсоединяется к общей шине, а не к входному полюсу активного двухполюсника,Предлагаемый активный двухполюсиик при имитации параллельного соединения эквивалентной емкости, суперъемкости и эквивалентной отрицательной частотно-зависимой емкости имеет дуальную схему (фиг.5), построенную по правилам построения двуальных схем, имитирующую последовательное соединение указанных элементов (фиг,б) . При имитации параллельного соединения. резистора, индуктивности и супериндуктивности активный двухполюсник также имеет дуальную схему (фиг,7), построенную по правилам построения дуальных цепей и имитирующую последовательное соединение этих элементов (фиг.8). Введениев схему активного двухполюсника пассивного двухполюсника (Г-образного КС-звена 3) с соответствующим характером проводимости и включение его каскадно с П-образным С-звеном 2 в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 1 выгодно отличает предлагаемое изобретение от известного, поскольку увеличивает добротность не менее, чем на один порядок за счет компенсации потерь в схеме.2 каз 6100/41 раж 86 , ВН р к ПодписноеССР ите крыти б л 4/ 113035,жгород, ул, П 1)оеетная,Патент илиал ПП Ти ИИПИ Госуда по делам из Москва, Жственного бретений иРаушская