Частотные свойства структурных схем

3. Частотные свойства структурных схем

Площади усиления и статический коэффициент передачи ОУ, входящих в состав D-элементов, не только изменяют коэффициенты передаточной функции, но и повышают ее порядок, что изменяет положение нулей и полюсов и, следовательно, изменяет ожидаемые характеристики и параметры проектируемого устройства. Для учета этого эффекта можно воспользоваться соотношением (7). Тогда, если

, , (19)

несложно получить

, (20)

. (21)

Полученные соотношения показывают, что уменьшение указанного выше влияния возможно двумя основными способами. В первом случае необходимо увеличивать частоту единичного усиления и коэффициент передачи всех активных элементов. Этот способ является традиционным и связан с ужесточением технологических норм изготовления полупроводниковых компонентов интерфейсных схем. В рамках второго способа решения задачи синтезируются структуры с минимальными вещественными и мнимыми составляющими локальных функций  и произведений . Схемы, обладающие такими свойствами, в соответствии с [6], уместно назвать схемами с собственной компенсацией влияния технологических погрешностей изготовления активных элементов. При этом, как это следует из приведенных соотношений, возможны два основных случая. Во-первых, для различных ОУ локальные передаточные функции  могут характеризоваться различными знаками, имеющими суммарное (взаимное) влияние на знаменатель передаточной функции. Аналогичный вывод характерен и для числителя, однако здесь необходимо дополнительно рассматривать произведение локальных передаточных функций  и . Следовательно, целенаправленному изменению могут подвергаться как функция , так и . Во-вторых, аналогичный эффект достигается минимизацией всех указанных локальных передач в рабочем диапазоне частот. В этом случае согласования численных значений Pj и m j не требуется.

При микроэлектронной реализации, в частности на БМК, частота единичного усиления и статический коэффициент передачи ОУ оказываются практически идентичными, поэтому при решении целого класса практических задач можно совмещать как собственную, так и взаимную компенсации влияния этих технологических погрешностей на результирующие характеристики проектируемого устройства.

Из соотношения (14) следует, что локальные передаточные функции , характеризующие влияние ОУ на знаменатель передаточной функции, являются диагональными элементами матрицы (15). В силу того, что базовые D-элементы содержат два ОУ [3], поставленная задача связана с формированием ведущих миноров матрицы второго порядка

(22)

и может решаться простым перебором альтернативных вариантов соединения активных и пассивных элементов.

Аналогичные условия могут быть сформулированы и для матриц (16) и (17), компоненты которых определяют локальные передаточные функции  и .

С отмеченных позиций рассмотрим частотные свойства устойчивых D-элементов [3], принципиальные схемы которых в режиме звена второго порядка приведены на рис. 5–6.

Рис. 5. Звено Антонио с резистивной нагрузкой

Рис. 6. Звено Антонио с емкостной нагрузкой

Рис. 7. Звено Брутона с резистивной нагрузкой

Рис. 8. Звено Брутона с емкостной нагрузкой

Учитывая, что для всех схем , , в соответствии с таблицей 1, матрицы частотозависимых цепей будут иметь следующий вид

; ; , (23)

поэтому

. (24)

Результаты анализа в соответствии с приведенными соотношениями (табл. 1), (14), (15) сведены в табл. 2 и 3. Как видно из анализа числителей локальных передаточных функций  и , характер влияния площадей усиления входящих в схемы ОУ различен, что и требует более детального сопоставительного анализа схем именно по этому критерию.

Таблица 2

Структура матриц D-элемента

Таблица 3

Локальные передаточные функции D-элементов

Из (19) и (20) следует, что в общем случае знаменатель передаточной функции будет иметь следующий вид

. (25)

Как видно из табл. 3,

, (26)

. (27)

В соответствии с методикой [4] представим полином (25) в окрестности частоты полюса () в виде

, (28)

где

, (29)

. (30)

Таким образом, при реализации полного полинома второго порядка в числителе локальных функций  возможна собственная компенсация влияния частоты единичного усиления на затухание полюса; что касается аналогичного влияния на частоту полюса, то это возможно, только когда  воспроизводит функцию заграждающего фильтра. Результаты указанных преобразований при  для рассматриваемых схем приведены в табл. 4.

Таблица 4

Погрешности реализации параметров полюса

Полученные результаты показывают, что потенциально более высокими частотными свойствами характеризуются звенья Антонио. Так, в случае применения идеальных ОУ в схеме рис. 5 при  наблюдается взаимная компенсация влияния первого и второго ОУ на затухание полюса, а в схеме рис. 6 – собственная компенсация, которая свободна от указанного ограничения. Однако ни одна из существующих схем не обеспечивает минимизацию влияния ОУ на положение частоты полюса.

Похожие работы

Базисные структуры электронных схем

Скачать

36195

4

29

... точности S должен решаться с учетом реализуемого шага и закона перестройки.   5. Влияние неидеальности электронных ключей на свойства базисных структур   При построении ЦУП в качестве коммутаторов чаще всего используются МДП ключи (рис. 19, 20). Рис. 19. Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы i-й ветви ЦУП Рис. 20. Принципиальная (а) и эквивалентная (б) схемы i-й ветви ЦУП ...

Синтез частотно-избирательного фильтра

Скачать

30540

16

0

... Сравнительная характеристика различных реализаций синтезируемого фильтра. 17 Литература..................................................................................................................................................................... 18 Задание 1.    Представить данные на синтез частотно-избирательного фильтра в графической форме с использованием нормированной ...