MD195Y - Impedance converter - Google Patents
Impedance converter Download PDFInfo
- Publication number
- MD195Y MD195Y MDS20090073A MDS20090073A MD195Y MD 195 Y MD195 Y MD 195Y MD S20090073 A MDS20090073 A MD S20090073A MD S20090073 A MDS20090073 A MD S20090073A MD 195 Y MD195 Y MD 195Y
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- amplifier
- output
- input
- inverting
- operational amplifier
- Prior art date
Links
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Invenţia se referă la tehnica de măsurare şi radioelectronică şi poate fi utilizată pentru reproducerea cu precizie înaltă a impedanţelor flotante comandate în curent reprezentate în coordonate carteziene. The invention relates to measurement and radioelectronics technology and can be used for high-precision reproduction of current-controlled floating impedances represented in Cartesian coordinates.
Cel mai apropiat după esenţă de convertorul propus este convertorul de impedanţă, care conţine două amplificatoare operaţionale, două rezistoare, fiecare fiind conectat între intrarea inversoare şi ieşirea fiecărui amplificator operaţional, un rezistor, conectat între intrările neinversoare ale acestora, precum şi un amplificator diferenţial cu două intrări inversoare şi cu două intrări neinversoare, un amplificator programabil, un defazor şi un amplificator inversor cu coeficient de amplificare unitar, toate conectate în cascadă. Amplificatorul diferenţial este conectat cu o intrare inversoare la ieşirea unui amplificator operaţional, cu alta - la ieşirea amplificatorului inversor şi la intrarea neinversoare a celui de-al doilea amplificator operaţional, cu o intrare neinversoare - la ieşirea acestuia, iar cu altă intrare neinversoare - la intrarea neinversoare a primului amplificator operaţional şi la ieşirea defazorului. Convertorul asigură reproducerea impedanţelor flotante comandate în tensiune reprezentate în coordonate polare şi cu posibilitatea reglării independente a modului şi a fazei impedanţei reproduse [1]. The closest in essence to the proposed converter is the impedance converter, which contains two operational amplifiers, two resistors, each connected between the inverting input and the output of each operational amplifier, a resistor, connected between their non-inverting inputs, as well as a differential amplifier with two inverting inputs and two non-inverting inputs, a programmable amplifier, a phase shifter and an inverting amplifier with unity gain, all connected in cascade. The differential amplifier is connected with one inverting input to the output of one operational amplifier, with another - to the output of the inverting amplifier and to the non-inverting input of the second operational amplifier, with one non-inverting input - to its output, and with another non-inverting input - to the non-inverting input of the first operational amplifier and to the output of the phase shifter. The converter ensures the reproduction of voltage-controlled floating impedances represented in polar coordinates and with the possibility of independent adjustment of the mode and phase of the reproduced impedance [1].
Dezavantajul acestui convertor constă în imposibilitatea reproducerii impedanţelor flotante reprezentate în coordonate carteziene cu posibilitatea reglării independente a componentei active a impedanţei reproduse, ceea ce împiedică utilizarea convertorului în dispozitive pentru măsurarea impedanţei în coordonate carteziene, cât şi în alte dispozitive radioelectronice, care necesită impedanţe de acest tip. The disadvantage of this converter is the impossibility of reproducing floating impedances represented in Cartesian coordinates with the possibility of independent adjustment of the active component of the reproduced impedance, which prevents the use of the converter in devices for measuring impedance in Cartesian coordinates, as well as in other radioelectronic devices that require impedances of this type.
Problema pe care o rezolvă invenţia este lărgirea domeniului de utilizare a convertorului. The problem that the invention solves is the broadening of the scope of use of the converter.
Dispozitivul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine două etaje, fiecare fiind format dintr-o clemă, un amplificator operaţional, conectat cu intrarea inversoare la clema respectivă, şi un rezistor, conectat cu un contact la clema respectivă, iar cu altul - la ieşirea amplificatorului operaţional. Convertorul mai conţine al treilea rezistor, un amplificator diferenţial cu două intrări inversoare şi două neinversoare, un defazor, un amplificator programabil, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial, iar cu ieşirea - la intrarea defazorului. Convertorul de asemenea conţine un amplificator invertor cu coeficient de amplificare unitar, conectat cu intrarea împreună cu o intrare neinversoare a amplificatorului diferenţial şi un contact al celui de-al treilea rezistor la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional al primului etaj, iar cu ieşirea împreună cu o intrare inversoare a amplificatorului diferenţial şi alt contact al celui de-al treilea rezistor - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional al etajului al doilea. Ieşirea amplificatorului operaţional al primului etaj este conectată la altă intrare inversoare a amplificatorului diferenţial, altă intrare neinversoare a căruia este conectată la ieşirea amplificatorului operaţional al etajului al doilea. Convertorul de impedanţă conţine suplimentar al doilea amplificator programabil, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial, şi un amplificator sumator, conectat cu o intrare la ieşirea defazorului, cu altă intrare - la ieşirea celui de-al doilea amplificator programabil, iar cu ieşirea - la intrarea amplificatorului invertor. The device, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by containing two stages, each consisting of a terminal, an operational amplifier, connected with the inverting input to the respective terminal, and a resistor, connected with one contact to the respective terminal, and with another - to the output of the operational amplifier. The converter also contains a third resistor, a differential amplifier with two inverting and two non-inverting inputs, a phase shifter, a programmable amplifier, connected with the input to the output of the differential amplifier, and with the output - to the input of the phase shifter. The converter also contains an inverting amplifier with unity gain, connected with the input together with a non-inverting input of the differential amplifier and a contact of the third resistor to the non-inverting input of the operational amplifier of the first stage, and with the output together with an inverting input of the differential amplifier and another contact of the third resistor - to the non-inverting input of the operational amplifier of the second stage. The output of the operational amplifier of the first stage is connected to another inverting input of the differential amplifier, another non-inverting input of which is connected to the output of the operational amplifier of the second stage. The impedance converter additionally contains a second programmable amplifier, connected with the input to the output of the differential amplifier, and a summing amplifier, connected with one input to the output of the phase shifter, with another input - to the output of the second programmable amplifier, and with the output - to the input of the inverting amplifier.
Defazorul asigură un defazaj de 90°, iar amplificatoarele programabile asigură reglarea coeficientului de amplificare în banda valorilor pozitive şi negative. The phase shifter provides a 90° phase shift, and the programmable amplifiers provide adjustment of the amplification coefficient in the positive and negative value band.
Rezultatul invenţiei constă în reproducerea impedanţelor simulate flotante cu orice caracter reprezentate în coordonate carteziene şi cu posibilitatea reglării independente a componentelor activă şi reactivă. The result of the invention consists in reproducing floating simulated impedances of any character represented in Cartesian coordinates and with the possibility of independent adjustment of the active and reactive components.
Invenţia se explică prin desenul din figură, în care este reprezentată schema convertorului. The invention is explained by the drawing in the figure, in which the converter diagram is represented.
Convertorul conţine clemele 1 şi 2, conectate la intrările inversoare ale amplificatoarelor operaţionale 3 şi 4 respective, rezistoare 5 şi 6, conectate între intrările inversoare şi ieşirile amplificatoarelor operaţionale 3 şi 4 respective, al treilea rezistor 7, conectat între intrările neinversoare ale amplificatoarelor operaţionale 3 şi 4, amplificatorul diferenţial 8 cu intrările 9, 10, 11 şi 12, conectate respectiv în ordinea enumerării: la ieşirea amplificatorului operaţional 3, la intrarea neinversoare a acestuia, la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional 4 şi la ieşirea acestuia. Convertorul mai conţine amplificatoarele programabile 13 şi 14, conectate cu intrările la ieşirea amplificatorului diferenţial 8, defazorul 15, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului programabil 14, amplificatorul sumator 16, conectat cu intrările la ieşirea defazorului 15 şi la ieşirea amplificatorului programabil 13 respectiv, precum şi un amplificator inversor 17, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului sumator 16. Ieşirea amplificatorului sumator 16 este conectată la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional 3, iar ieşirea amplificatorului inversor 17 - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional 4. The converter contains terminals 1 and 2, connected to the inverting inputs of the respective operational amplifiers 3 and 4, resistors 5 and 6, connected between the inverting inputs and the outputs of the respective operational amplifiers 3 and 4, the third resistor 7, connected between the non-inverting inputs of the operational amplifiers 3 and 4, the differential amplifier 8 with inputs 9, 10, 11 and 12, connected respectively in the order of enumeration: to the output of the operational amplifier 3, to its non-inverting input, to the non-inverting input of the operational amplifier 4 and to its output. The converter also contains programmable amplifiers 13 and 14, connected with their inputs to the output of differential amplifier 8, phase shifter 15, connected with their input to the output of programmable amplifier 14, summing amplifier 16, connected with their inputs to the output of phase shifter 15 and to the output of programmable amplifier 13 respectively, as well as an inverting amplifier 17, connected with their input to the output of summing amplifier 16. The output of summing amplifier 16 is connected to the non-inverting input of operational amplifier 3, and the output of inverting amplifier 17 - to the non-inverting input of operational amplifier 4.
Convertorul funcţionează în modul următor. The converter operates in the following mode.
La conectarea convertorului în circuit extern prin clemele 1 şi 2 trec curenţii I1 şi I2 de valori egale şi direcţii opuse: When connecting the converter to an external circuit, currents I1 and I2 of equal values and opposite directions pass through terminals 1 and 2:
I1 = - I2 = Ii. (1) I1 = - I2 = Ii. (1)
Amplificatoarele operaţionale 3 şi 4 creează la ieşiri tensiunile respective U1 şi U2: Operational amplifiers 3 and 4 create the respective voltages U1 and U2 at their outputs:
U1 = Un1 - R · I1, U2 = Un2 + R · I2, (2) U1 = Un1 - R · I1, U2 = Un2 + R · I2, (2)
unde Un1, Un2 reprezintă respectiv tensiunile la intrările neinversoare ale amplificatoarelor operaţionale 3 şi 4 respectiv.where Un1, Un2 represent the voltages at the non-inverting inputs of operational amplifiers 3 and 4 respectively.
Luând în consideraţie relaţiile (1) şi (2), tensiunea U3 la ieşirea amplificatorului diferenţial 8 este: Taking into account relations (1) and (2), the voltage U3 at the output of differential amplifier 8 is:
U3 = (Un1 - U1 + U2 - Un2) · KDA = 2R KDA · Ii, (3) U3 = (Un1 - U1 + U2 - Un2) · KDA = 2R KDA · Ii, (3)
unde KDA este coeficientul diferenţial de amplificare al amplificatorului diferenţial 8. where KDA is the differential amplification coefficient of the differential amplifier 8.
Tensiunea U4 la ieşirea amplificatorului programabil 13: Voltage U4 at the output of programmable amplifier 13:
U4 = K1 · U3 = 2R KDAK1· Ii, (4) U4 = K1 · U3 = 2R KDAK1 · Ii, (4)
unde K1 este coeficientul de amplificare al amplificatorului programabil 13. where K1 is the gain of the programmable amplifier 13.
Tensiunea U5 la ieşirea amplificatorului programabil 14: Voltage U5 at the output of programmable amplifier 14:
U5 = K2 · U3 = 2R KDA K2 Ii, (5) U5 = K2 · U3 = 2R KDA K2 Ii, (5)
unde K2 este coeficientul de amplificare al amplificatorului programabil 14. where K2 is the gain of the programmable amplifier 14.
Defazorul 15 posedă coeficientul de transfer unitar şi introduce un defazaj de 90º în calea semnalului. Tensiunea U6 la ieşirea lui constituie: Phase shifter 15 has unity transfer coefficient and introduces a 90º phase shift into the signal path. The voltage U6 at its output is:
U6 = U5 · ej9°° = j · U5 = j 2R KDA K2Ii, (6) U6 = U5 · ej9°° = j · U5 = j 2R KDA K2Ii, (6)
unde: j - unitatea imaginară; where: j - imaginary unit;
e - baza logaritmului natural (e = 2,7 …). e - the base of the natural logarithm (e = 2.7 …).
Amplificatorul sumator 16 produce la ieşire o tensiune U7: The summing amplifier 16 produces an output voltage U7:
U7 = KDA2· U4 - U6) = KDA2 (2R KDA K1 Ii- j 2R KDA K2Ii) = 2R KDA2 KDA (K1 - j K2) · Ii , (7) U7 = KDA2· U4 - U6) = KDA2 (2R KDA K1 Ii- j 2R KDA K2Ii) = 2R KDA2 KDA (K1 - j K2) · Ii , (7)
unde KDA este coeficientul diferenţial de amplificare al amplificatorului sumator 16. where KDA is the differential amplification coefficient of the summing amplifier 16.
În cel mai simplu caz KDA2 = KDA = 1 şi (5) ia forma: In the simplest case KDA2 = KDA = 1 and (5) takes the form:
U7 = 2R(K1 - j K2) Ii ≡ Un1. (8) U7 = 2R(K1 - j K2) Ii ≡ Un1. (8)
Amplificatorul inversor 17 posedă coeficient de transfer K = -1 şi tensiunea U8 la ieşirea lui constituie: The inverting amplifier 17 has a transfer coefficient K = -1 and the voltage U8 at its output is:
U8 = - U7 = - 2R (K1 - j K2) Ii ≡ Un1. (9) U8 = - U7 = - 2R (K1 - j K2) Ii ≡ Un1. (9)
Tensiunea de intrare a convertorului Ui, luând în consideraţie (8) şi (9), constituie: The input voltage of the converter Ui, taking into account (8) and (9), is:
Ui = Un1 - Un2 = 4R (K1 - j K2) · Ii . (10) Ui = Un1 - Un2 = 4R (K1 - j K2) · Ii . (10)
Impedanţa Zi reprodusă de convertor la clemele 1 şi 2 constituie: The impedance Zi reproduced by the converter at terminals 1 and 2 is:
Zi = Ui / Ii = 4R (K1 - jK2) ≡ Ri + jXi , (11) Zi = Ui / Ii = 4R (K1 - jK2) ≡ Ri + jXi , (11)
unde: Ri = 4R·K1 - componenta activă a admitanţei reproduse; where: Ri = 4R·K1 - active component of the reproduced admittance;
Xi = -4R·K2 - componenta reactivă. Xi = -4R·K2 - reactive component.
După cum rezultă din (11), valoarea componentei active Ri a impedanţei reproduse depinde direct proporţional de coeficientul de amplificare K1 al amplificatorului programabil 13, iar valoarea componentei reactive Xi - de coeficientul de amplificare K2 al amplificatorului programabil 14. Reglarea coeficienţilor de amplificare K1 şi K2 ai amplificatoarelor programabile 13 şi 14 rezidă în variaţia independentă a componentelor activă şi, respectiv, reactivă ale impedanţei reproduse Zi. As follows from (11), the value of the active component Ri of the reproduced impedance depends directly proportionally on the amplification coefficient K1 of the programmable amplifier 13, and the value of the reactive component Xi - on the amplification coefficient K2 of the programmable amplifier 14. The adjustment of the amplification coefficients K1 and K2 of the programmable amplifiers 13 and 14 resides in the independent variation of the active and, respectively, reactive components of the reproduced impedance Zi.
Deoarece curenţii I1, I2 au valori egale şi constituie curentul Ii care trece prin impedanţa reprodusă Zi, rezultă că impedanţele de mod comun între contactele de intrare 1, 2 şi masă posedă valori infinite, ceea ce asigură caracterul flotant al impedanţei reproduse. Since the currents I1, I2 have equal values and constitute the current Ii that passes through the reproduced impedance Zi, it follows that the common mode impedances between input contacts 1, 2 and ground have infinite values, which ensures the floating character of the reproduced impedance.
În calitate de exemplu de implementare practică poate servi cazul în care R = 103 Ω, K1, K2 variază în banda de valori -1…+1. Atunci, conform (11), la variaţia coeficientului K1 componenta activă Ri a impedanţei reproduse Zi va varia în banda de valori Ri = 4·103 (-1…+1) Ω, iar la variaţia coeficientului K2 componenta reactivă jXi a impedanţei reproduse Zi va varia în banda de valori jXi = j 4·103 (+1…-1) Ω. As an example of practical implementation, the case where R = 103 Ω, K1, K2 varies in the range of values -1…+1 can serve. Then, according to (11), when the coefficient K1 varies, the active component Ri of the reproduced impedance Zi will vary in the range of values Ri = 4·103 (-1…+1) Ω, and when the coefficient K2 varies, the reactive component jXi of the reproduced impedance Zi will vary in the range of values jXi = j 4·103 (+1…-1) Ω.
1. MD 3689 G2 2008.08.31 1. MD 3689 G2 2008.08.31
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20090073A MD195Z (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Impedance converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20090073A MD195Z (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Impedance converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD195Y true MD195Y (en) | 2010-04-30 |
| MD195Z MD195Z (en) | 2010-11-30 |
Family
ID=43569612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20090073A MD195Z (en) | 2009-05-06 | 2009-05-06 | Impedance converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD195Z (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD446Z (en) * | 2011-03-04 | 2012-06-30 | Технический университет Молдовы | Admittance converter |
| MD638Z (en) * | 2012-09-11 | 2013-12-31 | Технический университет Молдовы | Impedance converter |
| MD649Z (en) * | 2012-11-12 | 2014-01-31 | Технический университет Молдовы | Negative resistance converter |
| MD672Z (en) * | 2013-01-24 | 2014-03-31 | Технический университет Молдовы | Impedance converter |
| MD817Z (en) * | 2014-02-12 | 2015-04-30 | Технический университет Молдовы | Negative resistance converter |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD2130G2 (en) * | 2002-01-23 | 2003-09-30 | Технический университет Молдовы | Impedance converter |
| MD2509G2 (en) * | 2004-01-12 | 2005-02-28 | Технический университет Молдовы | Method of impedance components measurement |
| MD3111G2 (en) * | 2005-10-04 | 2007-02-28 | Технический университет Молдовы | Admittance converter |
| MD3154G2 (en) * | 2005-10-04 | 2007-03-31 | Технический университет Молдовы | Impedance converter |
| MD3173G2 (en) * | 2006-03-21 | 2007-05-31 | Технический университет Молдовы | Impedance converter |
| MD3577G2 (en) * | 2006-09-21 | 2008-11-30 | Технический университет Молдовы | Method of measuring the impedance components |
| MD3578G2 (en) * | 2006-10-19 | 2008-11-30 | Технический университет Молдовы | Method of resistance measurement |
| MD3461G2 (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-30 | Технический университет Молдовы | Admittance converter |
| MD3689G2 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-31 | Технический университет Молдовы | Impedance converter |
| MD3949G2 (en) * | 2008-04-24 | 2010-02-28 | Технический университет Молдовы | Method for resistance measurement |
| MD90Z (en) * | 2008-12-04 | 2010-04-30 | Технический университет Молдовы | Admittance converter |
-
2009
- 2009-05-06 MD MDS20090073A patent/MD195Z/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD195Z (en) | 2010-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| MD195Y (en) | Impedance converter | |
| James | Operational amplifiers & linear integrated circuits: theory and application | |
| Kumar | Current Conveyors: A review of the State of the Art | |
| MD248Y (en) | Impedance converter | |
| MD3154F1 (en) | Impedance converter | |
| MD2130G2 (en) | Impedance converter | |
| MD3173F1 (en) | Impedance converter | |
| MD3689G2 (en) | Impedance converter | |
| MD3111F1 (en) | Admittance converter | |
| MD2463F1 (en) | Device for measuring the impedance components | |
| MD672Y (en) | Impedance converter | |
| MD3133G2 (en) | Impedance converter | |
| MD445Y (en) | Impedance meter | |
| MD701Z (en) | Impedance converter | |
| CN107121576A (en) | A kind of adjustable resistor type testing device of mobile terminal | |
| RU2441316C1 (en) | Differential amplifier with low supply voltage | |
| CN205195680U (en) | 0 -5V voltage signal changes 4 -20mA electric current signal circuit | |
| MD818Z (en) | Impedance converter | |
| ATE231305T1 (en) | ELECTRONIC CIRCUIT WITH COMPLEMENTARY TRANSCONDUCTANCES FOR FILTERS WITH OSCILLATORS | |
| MD649Z (en) | Negative resistance converter | |
| CN206178519U (en) | 0 10V voltage signal changes 10mA electric current signal circuit | |
| CN223809770U (en) | Sampling circuit, analog circuit and electronic equipment | |
| CN205693649U (en) | A kind of closed control circuit | |
| RU2310267C1 (en) | Broadband differential operational amplifier | |
| CN102355220A (en) | Trap filter and low pass filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| KA4Y | Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) |