Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 42

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 42)

Аналогично конвертором проводимости называьот '':,'з четырехполюсник, который преобразует двухполюсник с проводимостью Уа в двухполюсник с проводимостью ум=+уу„. Иззвертором 1еиратором) сопротивления называют активный четырехполюсник, который преобразует пассивный двухполюсник с сопротивлением Яа б) Рис. ЫЛ Схема активяоьо прсобразоватслв сопротивления и провопимостся (а) и вольт-апмсрнав характеристика злсмсята с отрипатсльямм сопротивлсинсм (61 214 Лекция Л. Активные лреоб аэователи сопротивлений (21.1) Входное сопротивление такой схемы определяется выражением: х„ ~-=1, =1-К„' ~21.2) Таким образом, коэффициент конверсии имеет значение: С21.

З) 215 в двухполюсник с сопротивлением У„=+У',.У.', где Е,. -- сопротивление инверсии 1или сопротивление гирации). Аналогично илеерглором лроводииосгли называют четырехполюсник, который преобразует двухполюсник с проводимостью г'„ в двухполюсник с проводимостью У„„=+ г",. 1'„'. Из определения конвертора сопротивления следует, что входное сопротивление чегырехполюсника с нагрузкой Я.

может быть как положительным, так и отрицательным. При этом конвертор положительно~о сопротивления изменяет только значение сопротивления двухполюсника нагрузки, а конвертор отрицательно~о сопротивления изменяет не только значение, но и знак. Сопротивление бывает положительным, если с возрастанием тока в нем растет и падение напряжения. Если же с ростом тока падение напряжения на сопротивлении уменьшается„то оно является отрицательным.

Отрицательной может быть и проводимость двухполюсника. Вольт-амперная характеристика одного из таких сопротивлений приведена на рис. 21.1 6. Отрицательным это сопротивление является в области Б, где с ростом 'с приложенного напряжения ток уменьшается. Если включить отрицательное сопротивление в цепь последовательно с положительным, то увеличение тока вэтой цепи будет вызывать уменьшение падения напряжения на отрицательном сопротивлении и увеличение напряжения на положительном. При этом сумма напряжений на положительном и отрицательном сопротивлениях будет постоянной, а увеличение мощности, расходуемой в положительном сопротивлении, компенсируется мощностью, вносимой отрицательным сопротивлением.

Таким образом„отрицательное сопротивление не расходует энергию, а как бы вносит свою энергию в цепь, поэтому оно и названо отрицательным. В действительности в цепях с отрицательным сопротивлением используется только энергия имеющихся в пих источников, а отрицательное сопротивление выполняет ее перераспределение между элемептамн цепи. Моделирование преобразователей сопротивлений и проводимостей. Наиболее часто конверторы сопротивлений и проводимостей реализуются на управляемых источниках напряжения или тока. Схема конвертора сопротивления с управляе:; ' мым источником напряжения приведена на рис, 21.2 а. В этой схеме управляемый источник напряжения К=К,У, соединен последовательно с сопротивлением на'грузки У„, а уравнения схемы имеют вид: Раздел 4. Линейные элект онные стройства Если К„>1, то рассмотренная схема яюяяется конвертором отрицательного сопротивления, если же К,<1 „то схема становится конвертором положительного сопротивления.

При резистивной нагрузке конвертора Л„=Я„ входное сопротивление будет положительным при К„<1 и отрицательным при К„>1, Если нагрузка имеет индуктивный характер У„=1пЫ.„, то входное сопротивление также оказывается индуктивным: ! и,=ит, 1т 1= —. 1-к, ' ! У,=Ц, 1, =)'т+У, Входная проводимость схемы имеет значение где К, - — коэффициент передачи управляемого источника по току. При К,>1 входная проводимость становится отрицательной, поэтому схема будет конвертором отрицательной проводимости.

Так, например, если нагрузка четырехполюсника имеет вещественный характер У„=лл, то входная проводимость к бк, К будет отрицательной и вегцественной. б) а) Рис. 2! 2 Модель коласртора сопрглиалеим с упрааляелгым истолиикоьг имгря,келия йг) и модель ьопасртора лроаодимост г с управляемым исголпьгком тока Рот) 216 При К„>1 входная индуктивность конвертора становится отрицательной (У. <0). Таким образом„одна и та же схема, приведенная на рис. 21.2 а„при различных значениях коэффициента передачи К, четырехполюсника может быть конвертором положительного или отрицательного сопротивления.

Аналогичные результаты получаем при использовании в четырехполюснике источника тока, управляемого током, как показано на рис. 21.2 б. Так как в этол схеме управляемый источник включен параллельно нагрузке, то уравнения схемы имеют вид: Лекция 21. Активные преобразователи сол отнвлений Если нагрузка имеет емкостной характер т'„=)о)С„, то входная проводимость х,, "также будет емкостной, а сама входная емкость прн К,>1 будет отрицательной 1 (С о0). При К,<1, входная емкость будет положительной 1,",', - Таким образом, использование конверторов сопротивлений и проводимостей .;::--,дозволяет изменять масштаб положительных сопротивлений, проводимостей, иль.,' йукгивностей и емкостей, делая их отрицательными, положительными или равны- ~'= ля нулю Некоторых пояснений требуют понятия отрицательной емкости и отрицатель!:;,свай ипдуктивности.

Эти понятия не используются в курсах электротехники, так '~"'как они пе моу ут быль реализованы без активных усилительных элементов. Поло;: кятельная емкость (просто емкость) имеет комплексную проводимость ,''-'дУемв)Се'ее, где угол 90' указывает, что ток опережает напряжение на 90'. В отри- ~:.::.дательной емкости сохраняется та же частотная зависимость проводимости, по ;"'-;юменяется сдвиг фаз между напряжением и током, т. е, ток отсзает от напряжения ...яа угол, равный 90" Положительная индуктивность (просто индуктивность) имеет комплексное ' озлротивлепие Ус = охЕе'и", где угол 90' указывает, что напряжение опережает ток ;*:..:,ла 90'.

В отрицательной индуктивности сохраняется тот же вид частотной зависи„мости сопротивления, но изменяется сдвиг фаз между током и напряжением, т. е ;-;напряжение отстает от тока на 90". Иначе говоря, частотные зависимости у отри"цательной емкости и отрицательной индуктивности такие жс, как у положитель"аых, а сдвиги фаз отличаются на 180' Например, если положительную емкость подключить параллельно отрицатель- ~'-';))ойь емкости, то при равенстве их абсолютных значений полная емкость такого ;"ксстединения будет равна нулю. Если же последовательно соединить отрицательную '".:::.6щуктивность и положительную индуктивность, имеющие одинаковые абсолютные ,'жачения, то полная индуктивность такого соединения также будет равна нулю Ииверторы солротивделтетз и проводимостетз также можно построить на управ:;.'Ряяемых источниках напряжения или тока.

Схема инвертора сопротивления на : двух источниках напряжения, управляемых током, приведена на рис. 21.3 дд б) Рнс. ЗКЗ. Модель инвертора сопротивления на тправляемых источниках напряжения (а) и модель инвертора проводимости на управляемых источниках тока 16) Раздея 4. Линейные электронные ус ойсгва В этой схеме напряжения на зажимах четырехполюсника, составленного из двух управляемых источников, имеют значения: где У,. — сопротивление прямой передачи управляемых источников, которое од- .. новременно является и сопротивлением инверсии (гирации) Из уравнения (21.6) найдем входное сопротивление ~У У' г„=у1 =~-', где У„= — У,/1, --- сопротивление нагрузки (знак минус введен из-за того, что ток э" и напряжение на нагрузке имеют различное направление).

Схема, приведенная на рис. 21.3 а, соответствует инвертору (гиратору) положительного сопротивления, Если же поменять направление только одного из уп- '-: равляемых источников напряжения, то изменится знак у одного из напряжений в:!: уравнениях (21.6) и сопротивление примет отрицательное значение. В этом снучае схема будет соответствовать нн- -"'!'; вертору (гиратору) отрицательно1о сопротивления. Аналогичные результаты получаем при использовании двух источников тока, управляемых напряжением. Схема ннвертора проводимости с двумя управляемы-,,':,':- ми источниками тока приведена на рис. 21.3 б.

В это схеме токи управляемых:-,е: источников имеют значения: )',= у, .иь Г,= У,.с'о (21.9) где У-- проводимость прямой передачи источников, которая и является проводи мостью инверсии. Из уравнения (21.9) находим входную проводимость схемы: 1, г2, (21.10) ору) поло- (гират ного авнен ствует инвертору авление только од ого из токов в ур цательное значение. В этом случае етствовать инвертору отрицательно применением инверторов сопроти а их основе емкостных аналогов и отри отв примет будет со раненным создание н схема, приведен й проводимости.

влений и провод ндуктивности. В ная на Самым связи — 1,! У вЂ” проводимость нагрузки. ма, приведенная на рис. 21.3 б, соответ жительной проводимости. Если поменять напр емых источников тока, то изменится знак у одн проводимость из управвя;1 ' '::~~$ иях (21.9) н:;::,"-'::~ (2ЕП):.::"; ~31 рис. 21.3 6; ' ,'::.:-'!ее распрост-';,:,'-,'::::~ отей яаняется --',~ с тем, что:.:.";:.'.~~~ -;~4 Раздел 4.

Линейные электронные ст ойства а для схемы, приведенной на рис. 21.4 6 Условные схематические обозначения усилителей с ограниченным усилением при- .',' ведены на рис. 21.4 в и г. С помошью таких усилителей можно леско организовать конверторы отрица- ' тельной и положительной емкости, схемы которых приведены на рис. 21.5. Для ".

Характеристики

Список файлов книги