pdf.php@id=6185

2.3.2. РЕАЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМ ВХОДОМ И ВЫХОДОМ, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ (РИТУН)

Рассмотрим РИТУН с дифференциальными входом и выхо­ дом, содержащими входные проводимости У'В , Ун, Ун и выходные проводимости У ^ в+ и У'ыхв~ (рис. 2.4,6). Воспользовавшись правилом получения исходной укороченной матрицы проводимо­ стей, найдем матрицу проводимостей РИТУН с дифференциаль­ ными входом и выходом:

Схема рис. 2.4,6, а следовательно, и матрица (2.9) не учитыва­ ют проводимости между входными и выходными полюсами и ме­ жду выходными полюсами в+ и в~. В реальных источниках они настолько малы, что ими пренебрегают. В противном случае их следует учесть как внешние проводимости, включенные между со­ ответствующими полюсами.

2.3.3 РЕАЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ С ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ ВХОДОМ И ВЫХОДОМ, УПРАВЛЯЕМЫЙ НАПРЯЖЕНИЕМ (РИНУН)

Заменив в РИТУН управляемые источники токов £г.в + и trB_, зашунтированные проводимостями Увых в+ и ^вых.в-’ на эквива* лентные источники напряжения мг>в+ и цг.в_, включенные последо­ вательно с этими проводимостями, получим реальный источник на­ пряжения, управляемый напряжением (рис. 2.4,в).Напряжения экБивалентных источников и„.в+=1‘гд+ /^ Ы.в+ 11 “ г.0- = 'г.в- / у в'ы*.. - Подставим сюда значения токов i „+ и i„ _ из (2.6). Тогда

Обозначим коэффициенты передачи разностного напряжения и напряжения среднего уровня при холостом ходе через ррв+ (-)

6 2

рис. 2.4,в), то

М’р .В 'Ь = ^ Г . В + ^ Р - ИН1а У.ИН= 0 ’

И'у.в+ = мг.в+/МУ-ин I «р.ин=°»

М-р.в - ~ “ г.в-^Р ипЦ.пн=° И

лучим матрицу проводимостей РИНУН с дифференциальными вхо­ дом и выходом

(2. 10)

2.3.4. МАТРИЦЫ ПРОВОДИМОСТЕЙ ЛИНЕЙНЫХ ИМС

Рассмотрим линейную ИМС с дифференциальными входом и выходом (рис. 2.1,а). Такая ИМС является реальным источником напряжения, управляемым напряжением. Поэтому матрицу (2.10) можно рассматривать и как матрицу проводимостей такой ИМС. Однако в таком виде она неудобна, так как не содержит важного паспортного параметра ИМС — коэффициента ослабления синфаз-

63

ного сигнала o', равного отношению коэффициента усиления диф­ ференциального напряжения jx к коэффициенту усиления синфаз­

Эта матрица учитывает все паспортные неавтономные парамет­ ры линейной ИМС. Как указывалось, если необходимо учесть про­ водимости между входными и выходными полюсами, а также ме­ жду выходными полюсами, то они должны рассматриваться как внешние, присоединенные к соответствующим полюсам цепи. Это относится ко всем рассматриваемым ИМС,

Для матрицы проводимостей ОУ с дифференциальным входом и одиночным выходом на полюсе в (рис. 2.1,6) получим, исключив из матрицы (2.11) строку и столбец в~ и опустив индекс «-{-»;

Матрица проводимостей (2.12) действительна для любой ли­ нейной ИМС с дифференциальным входом и одиночным выходом. В частности, она действительна для токоразностного усилителя (усилителя Нортона) [24]. Токоразностные усилители по сравне­ нию с ОУ обладают значительно меньшим коэффициентом усиле­ ния р и значительно большей входной проводимостью. Основное преимущество их заключается в том, что они питаются от одно­ полярного источника питания.

64

Рис. 2.5. Схемы источников тока я напряжения с одиночным входом н дифференциальным (а—в) или оди­ ночным (г, д) выходом:

а — идеальный источник тока, уп­

(РИНУН); г — РИНУН с одиноч­ ным входом и одиночным инверти­ рующим выходом; д — РИНУН с одиночным входом и одиночным леинвертирующнм выходом

Ряд линейных ИМС, такие как повторители напряжения, уси­ лители низкой и видеочастоты, некоторые типы усилителей посто­ янного тока, имеют одиночный вход и одиночный выход. В неко­ торых случаях выходы таких усилителей бывают дифференциаль­ ными.

При наличии одиночного входа дифференциальные и синфазные входные напряжения теряют смысл, а следовательно, теряет смысл и коэффициент ослабления синфазного сигнала а'. В этом случае источники тока и напряжения, управляемые напряжением, при наличии дифференциального выхода принимают вид, представ­ ленный «а «рис. 2.5,а—в. Токи полюсов в+ и ег (рис. 2.5,а)

и, и — 5в_иг.Укороченная матрица проводимостей такого ИИТУН в соответствии с выражением (1.3)

Для усилителя с одиночными входом и выходом на полюсе в~

тельный знак, а р,в_ — положительный. Матрица (2.15) относится к инвертирующему усилителю, выходное напряжение которого про­ тивоположно по знаку входному, а матрица (2.16) — к неинверти­ рующему усилителю.

Во многих случаях нет необходимости учитывать все неавто­ номные параметры ИМС. Например, в ОУ часто пренебрегают про­ водимостями Ун и Ун, считая их равными нулю. Для ОУ с диффе­ ренциальным входом и одиночным выходом при Уи= У н = 0 мат­ рица проводимостей (2.12) принимает вид

н

6 7

3*

2.20)

снизить порядок матрицы проводимостей цепей с ОУ, имеющим внешнюю ООС, на единицу.

2.3.6. М АТРИЦА ПРОВОДИМОСТЕЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО РАЗВЯЗЫВАЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ (ДРУ)

В случаях, когда вход усилителя должен быть по постоян­ ному току изолирован от остальной его части, используется раз­ вязывающий усилитель. Связь между входной и выходной частя­ ми усилителя бывает обычно оптической (оптронной) или транс­ форматорной. В частности, развязывающие усилители применя­ ются в биомедицинской электронике для усиления биопотенци­ алов снимаемых накожными электродами. Накожные электроды соединяются непосредственно со входами усилителя, поэтому в це­ лях безопасности не допускается появление внешнего напряжения на этих электродах [11].

Найдем матрицу проводимостей развязывающего усилителя с дифференциальным входом и одиночным выходом (рис. 2.6). Вход­ ные полюсы и, н и г образуют дифференциальный вход. Усилива­ емое напряжение на полюсы и и н подается относительно обще­ го входного полюса г, который назовем реперным. Реперный по­ люс изолирован от опорного полюса 0, с которым связан корпус

69

Рис. 2.6. Дифференциальный развязывающий усилитель: а — принципиальная схема; б — эквивалентная схема

усилителя и относительно которого снимается выходное напря­

жение.

Эквивалентная схема ДРУ изображена на рис. 2.6,6. Проводи­ мость Yr между реперным и опорным полюсами — это проводи­ мость изоляции реперного полюса. Она включает емкостную сос­ тавляющую, образованную взаимной емкостью этих полюсов. Вы­ ходное напряжение снимается с полюса в. Так как реперный по­ люс изолирован от опорного, его напряжение может отличаться от нуля, что учтено генератором напряжения нг, показанным на рис. 2.6,а. Генератор учитывает также напряжение помех, наво­ димое на реперный полюс, и связанные с ним провода. В отличие от ОУ с дифференциальным входом и одиночным выходом выход­ ное напряжение ДРУ иВых зависит не только от дифференциаль­ ного и синфазного входных напряжений, но и от напряжения ре­ перного полюса г.

Рассмотрим идеальный источник .тока, управляемый изолиро­ ванными напряжениями (ИИТУИН,рис. 2.7,а). Обозначим напря­

тать, что ток tBИИТУН зависит от разностного входного напряже­

Так как у ИИТУИН токи iH, tHи ir равны нулю, то все элемен­ ты строк и, н и г его матрицы проводимостей равны нулю. Для элементов e-й строки

70