MD672Z

MD672Z - Convertor de impedanţă

Info

Publication number: MD672Z
Application number: MDS20130010A
Authority: MD
Inventors: Виталие НАСТАС
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-03-31
Also published as: MD672Y

Abstract

Invenţia se referă la domeniile tehnicii de măsurare şi radioelectronicii şi poate fi utilizată pentru reproducerea impedanţelor virtuale de precizie înaltă cu reglare independentă a componentelor în coordonate polare.Convertorul de impedanţă conţine un amplificator operaţional (1) cu două intrări şi o ieşire, un rezistor variabil (3) comandat în cod, conectat cu polii respectiv la intrarea inversoare şi la ieşirea amplificatorului operaţional (1), un rezistor fix (4), conectat între intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional (1) şi masă, un amplificator diferenţial (5) cu coeficientul de amplificare unitar, conectat cu intrările respectiv la ieşirea şi la intrarea neinversoare ale amplificatorului operaţional (1), un defazor (6) comandat în cod cu posibilitatea reglării fazei în banda de valori 0°…360° şi cu coeficientul de amplificare unitar, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial (5), precum şi două cleme (2 şi 8), conectate respectiv la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional (1) şi la masă. Convertorul mai conţine un corector de fază (7) cu valoarea instalată a defazajului, egală cu valoarea negativă a erorii de defazaj acumulate la trecerea semnalului prin etajele convertorului, conectat cu intrarea la ieşirea defazorului (6), iar cu ieşirea - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional (1).

Description

Invenţia se referă la domeniile tehnicii de măsurare şi radioelectronicii şi poate fi utilizată pentru reproducerea impedanţelor virtuale de precizie înaltă cu reglare independentă a componentelor în coordonate polare.

Cea mai apropiată soluţie este un convertor de impedanţă, care conţine un amplificator operaţional cu un rezistor variabil comandat în cod, conectat în reacţia negativă, un amplificator diferenţial şi un defazor comandat în cod - toate conectate în cascadă, ieşirea defazorului fiind conectată la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional, precum şi două cleme, conectate respectiv la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional şi la masă. Convertorul asigură reproducerea impedanţelor reprezentate în coordonate polare cu reglare independentă a modulului şi fazei impedanţei reproduse [1].

Dezavantajul acestui convertor constă în eroarea considerabilă de instalare a defazajului, cauzată de defazajul parazitar acumulat la trecerea semnalului prin etajele convertorului.

Problema pe care o rezolvă invenţia este mărirea preciziei convertorului.

Convertorul, conform invenţiei, înlătură dezavantajul menţionat mai sus prin aceea că conţine un amplificator operaţional cu două intrări şi o ieşire, un rezistor variabil comandat în cod, conectat cu polii respectiv la intrarea inversoare şi la ieşirea amplificatorului operaţional, un rezistor fix, conectat între intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional şi masă, un amplificator diferenţial cu coeficientul de amplificare unitar, conectat cu intrările respectiv la ieşirea şi la intrarea neinversoare ale amplificatorului operaţional, un defazor comandat în cod cu posibilitatea reglării fazei în banda de valori 0°…360° şi cu coeficientul de amplificare unitar, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial, precum şi două cleme, conectate respectiv la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional şi la masă. Convertorul mai conţine un corector de fază cu valoarea instalată a defazajului, egală cu valoarea negativă a erorii de defazaj acumulate la trecerea semnalului prin etajele convertorului, conectat cu intrarea la ieşirea defazorului, iar cu ieşirea - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional.

Rezultatul invenţiei prezintă un convertor de impedanţă pentru reproducerea impedanţelor de precizie înaltă, exprimate în coordonate polare şi cu reglare independentă a componentelor.

Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă schema convertorului.

Convertorul de impedanţă conţine amplificatorul operaţional 1, conectat cu intrarea inversoare la clema 2 şi la un pol al rezistorului variabil 3 comandat în cod, iar cu intrarea neinversoare - la un pol al rezistorului fix 4, amplificatorul diferenţial 5, conectat cu intrările respectiv la ieşirea şi la intrarea neinversoare ale amplificatorului operaţional 1, defazorul 6 comandat în cod, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial 5, precum şi corectorul de fază 7, conectat cu intrarea la ieşirea defazorului 6, iar cu ieşirea - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional 1. Al doilea pol al rezistorului 4 este conectat împreună cu a doua clemă 8 la masă. Rezistorul 3 este dotat cu o intrare de comandă în cod NR, prin care se asigură reglarea rezistenţei lui, defazorul 6 - cu o intrare de comandă în cod Nφ, prin care se asigură reglarea defazajului φ, iar valoarea instalată a defazajului corectorului de fază 7 este egală cu valoarea negativă a defazajului parazitar, acumulat la trecerea semnalului prin etajele convertorului.

Convertorul funcţionează în modul următor.

Amplificatorul operaţional 1 şi rezistorul 3 cu rezistenţa R formează un convertor de curent în tensiune. Tensiunea U1 la ieşirea acestuia constituie:

U1 = - Ii · R + Ui (1)

unde: Ii - curentul de intrare;

Ui - căderea de tensiune pe rezistorul 4.

Tensiunea U2 la ieşirea amplificatorului diferenţial 5, luând în consideraţie relaţia (1), este:

U2 = Kd · (Ui - U1) = Ii · R (2)

unde: Kd = 1 - coeficientul de amplificare al amplificatorului diferenţial 5.

Tensiunea U3 la ieşirea defazorului 6:

U3 = Kφ · U2 = R · Mejφ · Ii = Rejφ · Ii (3)

unde: Kφ = Mejφ = 1 · ejφ - factorul de transfer al defazorului 6.

La trecerea semnalului prin etajele convertorului se acumulează o eroare de defazaj sumară Δφs, care duce la un defazaj de eroare a tensiunii U3, egal cu: Δφs = ΔφAO + ΔφAD + ΔφDP, unde ΔφAO - eroarea de fază a amplificatorului operaţional 1, ΔφAD - eroarea de fază a amplificatorului diferenţial 5, ΔφDP - eroarea de fază a defazorului 6. Corectorului de fază 7 i se instalează valoarea de corecţie a defazajului Δφcor = -Δφs, ceea ce exclude eroarea de defazaj acumulată Δφs.

Impedanţa Zi, reprodusă de convertor la clemele 2 şi 7, se determină:

Zi = Ui/Ii = R ejφ ≡ Zi ejφi (4)

unde: Zi - modulul impedanţei reproduse;

φi - faza ei.

După cum rezultă din relaţia (4), modulul Zi al impedanţei reproduse de convertor Zi este egal cu valoarea rezistenţei R a rezistorului variabil 3 şi poate fi reglată prin intermediul codului de comandă NR, iar faza ei φi este egală cu unghiul de fază φ introdus de defazorul 6 şi corespunde valorii codului de comandă Nφ.

De exemplu, la utilizarea unui rezistor variabil cu banda de reglare a rezistenţei R = 0…106 Ω şi a unui defazor cu banda de reglare a defazajului φ = 0…360°, defazajul parazitar sumar Δφs poate constitui 30°. Atunci corectorului de fază i se instalează valoarea de corecţie a defazajului Δφcor = -30°, ceea ce duce la un defazaj parazitar sumar de 0°. Conform relaţiei (4), banda de reglare a modulului impedanţei reproduse de convertor constituie Zi = 0…106 Ω, iar a fazei φi = 0…360°.

1. MD 420 Y 2011.09.30

Claims

Convertor de impedanţă, care conţine un amplificator operaţional cu două intrări şi o ieşire, un rezistor variabil comandat în cod, conectat cu polii respectiv la intrarea inversoare şi la ieşirea amplificatorului operaţional, un rezistor fix, conectat între intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional şi masă, un amplificator diferenţial cu coeficientul de amplificare unitar, conectat cu intrările respectiv la ieşirea şi la intrarea neinversoare ale amplificatorului operaţional, un defazor comandat în cod cu posibilitatea reglării fazei în banda de valori 0°…360° şi cu coeficientul de amplificare unitar, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial, precum şi două cleme, conectate respectiv la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional şi la masă, caracterizat prin aceea că mai conţine un corector de fază cu valoarea instalată a defazajului, egală cu valoarea negativă a erorii de defazaj acumulate la trecerea semnalului prin etajele convertorului, conectat cu intrarea la ieşirea defazorului, iar cu ieşirea - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional.