Перестраиваемый имитатор связанных индуктивностей

 

Использование: в радиотехнике и элекротехнике для имитации цепей с взаимоиндуктивностью , а также при изготовлении рансформаторов на интегральных микро- Схемах. Сущность изобретения: расширение диапазона имитируемых значений двух связанных через взаимоиндуктивность заземленных индуктивных элементов достигается за счет независимо перестраиваемых отрицательных составляющих, включенных параллельно с высокодобротными заземленными индуктивностями, а также независимой перестройки взаимоиндуктивности посредством регулировки плавающей проводимости , и содержит два звена, каждое из которых выполнено на операционном усилителе (ОУ), к входам которого подключены первые выводы соответственно первого и второго резисторов, вторые выводы которых объединены с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого подключен к выходу ОУ, между выходом и инвертирующим входом ОУ вкл эчена емкостная цепь отрицательной обратной связи (ООС), при этом инвертирующие входы ОУ первого и второго звена соединены через четвертый резистор, причем в каждое звено введены пятый и шестой резисторы, первые выводы которых подключены к общей шине, а вторые выводы -к инвертирующему и неинвертирующему входам ОУ соответственно. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 Н 11/42

ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР

ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1) 4853641/09;4859860/09

2) 19,07.90

3) 13,08.90

6) 30,08,93, Бюл. %32

1) Одесский электротехнический институт вязи им, А.С.Попова

2) В.А,Кисель и А,Ю.Демин

6) Авторское свидетельство СССР

1555822, кл. Н 03 Н 11/48, 1987, 54) ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ИМИТАТОР

ВЯЗАННЫХ ИНДУКТИВНОСТЕЙ

7) Использование: в радиотехнике и элек-. ротехнике для имитации цепей с взаимоинуктивностью, а также при изготовлении рансформаторав на интегральных микрохемах. Сущность изобр TeHNR: расширеие диапазона имитируемых значений двух вязанных через взаимоиндуктивность заемленных индуктивных элементов дастигатся за счет независимо перестраиваемых трицательных составляющих, включенных

Предлагаемое изобретение относится к адиотехнике и электротехнике и может исользаваться для имитации цепей с взаимондуктивностью, а также при изготовлении рансфарматоров на интегральных микрохемах.

Целью изобретения является расширеие диапазона имитируемых значений двух вязанных через взаимаиндуктивнасть заемленных индуктивных элементов.

Сущностью предлагаемого изабретеия является получение перестраиваемого имитатора двух связанных индуктивнастей, меющих общий провод, на базе имитатора езаземленнай индуктивнасти (прототипа) ри сохранении обеспечиваемой им высаай добротности имитации.

„„SUÄÄ 1837384 Al параллельно с высокодобратными заземленными индуктивностями, а также независимой перестройки взаимоиндуктивности посредством регулировки плавающей проводимости, и содержит два звена, каждое из которых выполнено на операционном усилителе (ОУ), к входам которого подключены первые выводы соответственно первого и второго резисторов, вторые выводы которых объединены с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого подключен к выходу ОУ, между выходом и инвертирующим входом ОУ вкл учена емкостная цепь отрицательной обратной связи (ООС), при этом инвертирующие входы ОУ первого и второго звена соединены через четвертый резистор, причем в каждое звено введены пятый и шестой резисторы, первые выводы которых подключены к общей шине. а вторые выводы — к инвертирующему и неинвертирующему входам ОУ соответственно. 1 ил, Поставленная цель достигается тем, что в имитатор незаземленной индуктивности, и содержащий два эквивал.. тных звена, каждое из которых содержит ОУ, к входам ко горого подключены первые выводы, Ы соответственно. первого и второго резисторов, вторые. выводы которых обьединены с („р) первым выводом третьего резистора, BTQ )Q) рои elleell которого подключен к внкогтуОУ. фм а между выходом и инвертирующим входам

ОУ включена емкостная gene отрицателвнои ооратногг связи, ори атом инасртирую- а щие входы ОУ ITepaoIn и второго звена соединены через четвертый резистор: в каждое звена введены пятый и шестой резистаpbI, первые выводы KoTOpblx подключены к общей шине устройс ва, а вторые в;:воды, 1837384 соответственно, — к неинвертирующему и инвертирующему входам каждого иэ ОУ.

Этим достигается организация заземленных индуктивностей, связанных через отрицательную незаземленную, а конкретная схема емкостного 3-полюсника определяет границы диапазона имитируемых значений индуктивностей, составляющих результирующую П-образную схему. При этом для описания наиболее общего случая имитации, структурно-симметричные звенья имитатора должны быть подобны друг другу с коэффициентом подобия N.

Принципиальная схема имитатора связанных индуктивностей с примерами конкpeTHoIo выполнения цепи отрицательной обратной связи (ООС) приведена на чертеже, где У1, У2, Уз, У4, У5, У5 — проводимости, соответственно., 1-ro, 2-го, З-го, 4-го, 5-го и

6-го резисторов 1, 2, 3, 4, 5, 6 С1, С2, СЗ— емкости соответствующих конденсаторов 7, 8,9.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Рассмотрим два варианта схемы имитатора. определяемых Г-образным емкостным

3-полюсником ООС, характерным для цепи прототипа (фиг.1,а) и Т-образным емкостным 3-полюсником ООС (фиг.1,б), позволяющим расширить диапазон значений имитируемых и ндуктивностей.

Для этого найдем входную проводимость одной из подобных подсхем, составляющих имитатор, за исключением четвертого резистора, посредством которого они соединены встречно, как отношение соответствующих алгебраических дополнений определяющей матрицы jV) узловых проводимостей данной активнои цепи, при условии идеальности и идентичности ОУ усилителей.»

Итак, в рамках каждого из вариантов: а) r-образная цепь ООС

ЛУ ЛY

i(У) 11l Y2

Ga+ —;

РЬ где 1- 1 — номер входного узла устройства;

С1 Y2+ У5

УЗ(У1 У5 — Y2 4) б) 1-образная цепь ООС.

„Ь У

УВх У

С2(У

Сз Y2Уз +

Уз(С1+ С2+ Сз)(У5 Y1 — У2 У5) Р С\ С2 гУ2 +У51

0э +щ —. где

С1С2 Y2+Y5

Уз (C1 + С2 + Сз ) (Y5 Y1 — У2 Ув ) Потери 6> в рамках обоих вариантов для достижения высокой добротности имитато- ра могут быть скомпенсированы при усло"5 вии а) С2У2Уз = С1У5 (Y1 + У2 + Уз); б) СзУ2Уз с2У5 (Y1+ Y2+ Уз), Легко видеть, что по существу L3 для каждого из вариантов представляет из себя параллельное соединение положительной и отрицательной индуктивностей, подключенных относительно входа к общей шине, причем отрицательная составляющая инвариантно определяется проводимостью Ув.

Разложив У5 на две параллельные проводи1 мости У5 и У4 и отсоединив У4 от общей шины, можно организовать таким образом встречное включение двух подобных индуктивных подсхем путем последовательного соединения У4 и Y4 N. Результирующая схе1 ма, очевидно, будет имитировать П-образную индуктивную схему замещения двух

35 связанных индуктивностей со следующей характерной матрицей Y-параметров;

У11 -Y12

М-У21 У22 где (G> = О) Уз У2 У4 х

45 У11

x() = — + —,„;

N 1 1

Y22=

Уз Y2У4 2 " Й)1

УзУ2У4 N и и р с, (Yg . 1(N + 1 )

У4 »У4 (д+" ) 1837384

Уз У2 У4 х

Yz Уб

+Yg

N 1 1 (+) — +

Уз Yz Y4 х

У1

25

30 пр учи

Lã во пр

Сз

Сэ сле

N N 1

x (+ ) †.р- - +

=Yz

УзУгУ4 N (N+1 PQ

)=-—

У4 (+ )

Таким образом, с помощью резисторов

Rs и Яуи можно независимо регулировать со тветствующие отрицательные составляюи ие заземленных индуктивностей, тем самы добиваясь необходимой точности их им тации. Взаимоиндуктивность Lc также ин ариантно может перестраиваться с помо ью плавающей проводимости У4.

Анализируя теперь выражения для L, им тируемых для различных вариантов цепи ООС, рассмотрим эффект повышения то ности имитации каждой из индуктивност и П-образной схемы замещения при испо ьэовании Т-образного емкостного

3-и люсника, по сравнению с Г-образным, ха актерным для схемы прототипа, за счет ра ширения диапазона имитируемых значе ий.

Как нетрудно установить, значения инду ивностей L>, соответствующих Т-образно цепи ООС, определяются величиной экв валентной емкости Сэ, где

1 с1 Сг

5 Ъ ДЕГТЮ !

Легко видеть, что LT отличаются от L на мн житель k

С2

Отсюда можно сделать вывод, что при их равных условиях Сэ позволяет поль величину LT на порядок меньше, чем апример, пусть С вЂ” наименьшую из ожных значений данной емкости, тогда

С1 Сг - С и при достаточно большой

> С1+ Cz можно получить значение

С> для Г-образного варианта, а, овательно, и Ь«4.. Таким образом, 40

1 предлагаемая модернизация схемы прототипа при сохранении всех его достоинств позволяет существенно расширить границы значений имитируемых связанных индуктивностей; что в свою очередь позволяет расширить и область практических применений данного имитатора.

Необходимо также отметить, что поскольку имитируемая вэаимоиндуктивность является отрицательной, то имитатор может имитировать работу электрического трансформатора, который в этом случае по характеру своего действия будет изотропным, т.е. способным трансформировать электрическую энергию в оба направления с взаимнообратными коэффициентами передачи.

Итак, предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом позволяет получить П-обратную схему замещения свяэанных индуктивностей, каждая из которых способна независимо перестраиваться; расширить диапазон имитируемых значений индуктивностей за счет организации в схеме отрицательных составляющих заземленных элементов, а также включения в цепь 00С емкостных 3-полюсников.

Применение такого имитатора позволит реализовать цепи со связанными индуктивностями по гибридно-пленочной технологии и полностью исключить намоточные иэделия (катушки индуктивности).

Формула изобретения

Перестраиваемый имитатор связанных индуктивностей, содержащий два звена, каждое из которых содержит операционный усилитель (ОУ), к входам которого подключены первые выводы соответственно первого и второго резисторов, вторые выводы которых объединены с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого подключен к выходу ОУ, между выходом и инвертирующим входом ОУ включена емкостная цепь отрицательной обратной связи, при этом инвертирующие входы ОУ первого и второго звеньев соединены через четвертый резистор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона имитируемых значений двух связанных через взаимоиндуктивность заземленных индуктивных элементов: в каждое звено введены пятый и шестой резисторы, первые выводы которых подключены к общей шине, а вторые выводы подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам, ОУ соответственно.

1837384

С, I

1 а !

Са

Составитель А.Демин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор А.Козориз

Редактор С.Ходакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2870 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5