Классификация способов перестройки параметров. Параметры управителей

В высококачественных перестраиваемых устройствах целенаправленное изменение характеристик и параметров производится в основном цифроуправляемыми проводимостями (ЦУП), состоящими из набора резисторов и электронных ключей. Такие узлы (управители) в общем случае могут иметь произвольную структуру.

Наиболее технологичными для современной микроэлектроники являются параллельные ЦУП и резистивные лестничные матрицы типа R-2R, которые, наряду с дифференциальными усилителями, должны входить в состав базисных структур.

Принципиально построение перестраиваемых фильтров, корректоров возможно на основе любых схемных решений, выполненных средствами современной технологии. Однако в отличие от устройств с фиксированными параметрами, где относительно высокие качественные показатели можно в ряде случаев обеспечить параметрической оптимизацией в пространстве элементов цепи, в перестраиваемых схемах, это, как правило, достигается применением «хороших» структур. Такие структуры должны иметь высокие потенциальные возможности, обеспечивающие необходимые качественные показатели при любых, даже неблагоприятных, сочетаниях параметров, подвергающихся целенаправленному изменению. Многочисленные исследования показывают, что наилучшими качественными показателями в этом отношении характеризуются схемы с решающими усилителями [6, 11].

В схемах с решающими усилителями основная группа элементов перестройки в силу чрезвычайно низкого рассогласования на инвертирующем входе ОУ (узел b_j) представляет собой набор источников тока, управляемых напряжением (ИТУН) [6], с крутизной преобразования (S_ki) (рис. 12).

Узел  принадлежит выходу ОУ или входу схемы. С точки зрения конечного результата безразлично, каким путем обеспечивается изменение

 

   . (13)

 

Рис. 12. Особенность управителей в схемах с решающими усилителями

 

Простейшим ИТУНом является трехполюсник, в продольной ветви которого включается резистор или конденсатор. Такой управитель (рис. 13) обеспечивает прямую перестройку параметров. Сущность «косвенной перестройки» [6] состоит в следующем. Выделим в ветви Y (рис. 13а) изменяемую y_v и постоянную y_c части проводимости. Используя теорему о компенсации, перейдем к цепи с управляемым источником ЭДС (рис. 13б):

 

. (14)

 

Рис. 13. Переход от прямой (а) к косвенной (б) перестройке параметров

 

Для эквивалентности цепей необходимо обеспечить равенство токов и потенциалов.

 

Так как ,

y = y_c (1-х_н), (15)

и, следовательно, изменение эквивалентного значения Y в цепи возможно через (рис. 14а), который обеспечивает предварительное масштабирование напряжения в структуре ИТУНа.

 

Рис. 14. Косвенная перестройка параметров с масштабированием напряжения (а) и тока (б) в ARC-схемах с решающими усилителями

 

Аналогично можно воспроизвести вариант с масштабированием тока (рис. 14б). Приведенные выше соотношения наглядно иллюстрируют хорошо известное явление деформации затухания в мостовых RС-цепях при косвенной перестройке частоты полюса посредством разделения плеч, где резистивный делитель и электронный усилитель не обеспечивают зависимости  от выходного напряжения . В схемах с решающими усилителями =0, поэтому косвенное изменение эквивалентной проводимости, как это показано на рис. 14, не приводит к деформации других параметров. Неидеальность ОУ приводит к тому, что потенциальный нуль на инвертирующем входе реализуется только с определенной степенью точности, поэтому при данном способе перестройки изменение других параметров, конечно, наблюдается. Однако оно проявляется через влияние основных параметров ОУ и существенно ослабляется последними.

Масштабирование напряжения (изменение напряжения на входе решающего блока через ае_н, так же как и масштабирование тока (изменение зарядного или выходного тока через ае₁) может осуществляться в конкретных случаях либо резистивными делителями, либо усилителями напряжения (тока). Первый путь реализации можно назвать «пассивная косвенная перестройка», а второй – «активная косвенная перестройка». Можно указать еще один (комбинированный) способ управления параметрами, существо которого заключается в одновременном изменении не только х_н (х_I), но и проводимости Y_c.

Наиболее простой, но не гарантирующий получения оптимального решения способ проектирования обсуждаемых устройств опирается на замену решающих усилителей в структурах с фиксированными параметрами на аналогичные блоки с перестраиваемыми параметрами [6]. Для выяснения степени равноценности замены необходимо рассмотреть решающие усилители с преобразователями напряжение-ток обобщенной структуры. Настоящие преобразователи могут использоваться как в цепи прямой передачи (рис. 15а), так и в контуре обратной связи ОУ (рис. 15б). Конкретный способ включения ИТУНа и тип проводимости Y₀ зависят от характера выполняемой операции и в общем случае определяются структурой перестраиваемой схемы.

 

а)

 

б)

Рис. 15. Решающие усилители с преобразователями напряжение-ток в цепи прямой передачи (а) и контуре обратной связи (б) ОУ

Передаточные функции для схемы рис. 15а

 

 (16)

 

и для схемы рис. 15б

 

(17)

 

показывают, что, наряду с крутизной короткого замыкания (S_k), определяющей совместно с Y₀ математическую операцию S_k/Y₀ или Y₀/S_k, важнейшим параметром управителей является коэффициент их передачи на холостом ходу (K_x), характеризующий степень влияния коэффициента передачи () и площади усиления (П) ОУ на качественные показатели проектируемого устройства.

Показатели качества цепи, определяющие ее частотный и динамический диапазон, для исследуемых схем имеют следующий вид:

 

 (18)

 (19)

 

и существенно зависят от значения K_x, поэтому сопоставление различных управителей должно сопровождаться анализом K_xmin.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: