MD888Z

MD888Z - Convertor de impedanţă

Info

Publication number: MD888Z
Application number: MDS20140137A
Authority: MD
Inventors: Виталие НАСТАС
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2015-09-30
Also published as: MD888Y

Abstract

Invenţia se referă la domeniile tehnicii de măsurare şi radioelectronicii şi poate fi utilizată pentru reproducerea impedanţelor virtuale cu reglare independentă a modulului şi fazei.Convertorul de impedanţă conţine un amplificator operaţional (1) cu două intrări şi o ieşire, două cleme (2 şi 3), conectate respectiv la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional (1) şi la masă, un rezistor fix (6), conectat între intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional (1) şi masă, primul rezistor variabil (4) cu valoarea rezistenţei nominale RB, conectat cu un pol la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional (1), şi un amplificator diferenţial (7) cu factor de transmisiune variabil în trepte, conectat cu intrările respectiv la ieşirea şi la intrarea neinversoare ale amplificatorului operaţional (1). Convertorul de asemenea conţine un defazor (8) comandat cu posibilitatea reglării fazei în banda de valori 0…360° şi cu factor de amplificare unitar, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial (7), iar cu ieşirea - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional (1). Convertorul mai conţine al doilea rezistor variabil (5) cu o valoare a rezistenţei nominale RF = 0,1RB, conectat cu un pol la ieşirea amplificatorului operaţional (1) şi cu cel de-al doilea pol la cel de-al doilea pol al primului rezistor variabil (4), iar defazorul (8) este dotat cu organe de reglare în trepte, lină brută şi lină fină a defazajului.

Description

Invenţia se referă la domeniile tehnicii de măsurare şi radioelectronicii şi poate fi utilizată pentru reproducerea impedanţelor virtuale cu reglare independentă a modulului şi fazei.

Cea mai apropiată soluţie este convertorul de impedanţă, care conţine un amplificator operaţional cu un rezistor variabil conectat în reacţia negativă, un amplificator diferenţial programabil şi un defazor programabil - 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 reglarea modulului şi a fazei impedanţei reproduse [1].

Dezavantajul acestui convertor constă în imposibilitatea reglării fine a impedanţei reproduse, ceea ce micşorează precizia convertorului şi îngustează domeniul de utilizare.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în asigurarea reglării fine a impedanţei reproduse şi, prin aceasta, mărirea preciziei şi lărgirea domeniului de utilizare.

Convertorul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un amplificator operaţional cu două intrări şi o ieşire, două cleme, conectate respectiv la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional şi la masă, un rezistor fix, conectat între intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional şi masă, primul rezistor variabil cu valoarea rezistenţei nominale RB, conectat cu un pol la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional, şi un amplificator diferenţial cu factor de transmisiune variabil în trepte, conectat cu intrările respectiv la ieşirea şi la intrarea neinversoare ale amplificatorului operaţional. Convertorul de asemenea conţine un defazor comandat cu posibilitatea reglării fazei în banda de valori 0…360° şi cu factor de amplificare unitar, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial, iar cu ieşirea - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional. Convertorul mai conţine al doilea rezistor variabil cu o valoare a rezistenţei nominale RF = 0,1RB, conectat cu un pol la ieşirea amplificatorului operaţional şi cu cel de-al doilea pol la cel de-al doilea pol al primului rezistor variabil, iar defazorul este dotat cu organe de reglare în trepte, lină brută şi lină fină a defazajului.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în posibilitatea reproducerii impedanţelor în coordonate polare cu reglare fină a componentelor impedanţei reproduse.

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

Convertorul de impedanţă conţine amplificatorul operaţional 1; clemele 2 şi 3, conectate respectiv la intrarea inversoare a amplificatorului 1 şi la masă; rezistoarele variabile 4 şi 5, conectate în serie şi cu polii liberi respectiv la intrarea inversoare şi la ieşirea amplificatorului 1; rezistorul fix 6, conectat cu polii între intrarea neinversoare a amplificatorului 1 şi masă; amplificatorul diferenţial 7 programabil, conectat cu intrările respectiv la ieşirea şi la intrarea neinversoare ale amplificatorului 1; precum şi defazorul 8 comandat, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului 7, iar cu ieşirea - la intrarea neinversoare a amplificatorului 1. Rezistoarele variabile 4 şi 5 posedă, respectiv, rezistenţele nominale RB şi RF = 0,1RB, amplificatorul diferenţial 7 este programabil cu factor de transmisiune Kd reglabil în trepte, iar defazorul 8 posedă următoarele organe de reglare a defazajului: Kφ, φb, φf. Organele de reglare Kd, Rb şi Rf se utilizează, respectiv, pentru reglarea în trepte, brută şi fină a modulului, iar organele de reglare Kφ, φb, φf - respectiv, pentru reglarea în trepte, brută şi fină a fazei impedanţei reproduse de convertor.

Convertorul funcţionează în modul următor.

Amplificatorul operaţional 1 cu rezistoarele 4 şi 5, conectate în reacţie, formează un convertor de curent în tensiune. Tensiunea U1 la ieşirea lui constituie:

U1 = - Ii·(Rb + Rf) + Ui, (1)

unde: Ii - curentul de intrare, Ui - căderea de tensiune pe rezistorul 4, Rb - valoarea rezistenţei rezistorului 4, Rf - valoarea rezistenţei rezistorului 5.

Tensiunea U2 la ieşirea amplificatorului diferenţial 7, cu evidenţa relaţiei (1) constituie:

U2 = Kd · (Ui - U1) = Kd ·(Rb + Rf)·Ii. (2)

Tensiunea Ui la ieşirea defazorului 8:

Ui = Kφ · U2 = Kd · (Rb + Rf) · M ejφ · Ii = Kd R ejφ Ii, (3)

unde: Kφ = M ejφ =1· ejφ - factorul de transfer al defazorului 8.

Defazajul φ, format de defazorul 8 constituie:

φ = Kφ ( φb + φf), (4)

unde: Kφ = 1; 10; 102… - valoarea treptei de reglare, φb - valoarea defazajului la reglarea brută, φf - valoarea defazajului la reglarea fină.

Impedanţa Zi, reprodusă de convertor la clemele 2 şi 3, se determină:

Zi = Ui / Ii = Kd · (Rb + Rf) exp [j Kφ ( φb + φf)] ≡ Zi ejφi, (5)

unde: Zi - modulul impedanţei reproduse, φi - faza ei.

După cum rezultă din relaţia (5), modulul Zi al impedanţei reproduse de convertor poate fi reglat în trepte prin intermediul organului de reglare Kd, care asigură valori ale factorului de transmisiune Kd = 1; 10; 102, etc., sau altele, după necesitate, şi lin, prin reglarea rezistenţei rezistoarelor 4 şi 5. Reglarea valorii Rb duce la reglarea brută, iar reglarea valorii Rf duce la reglarea fină a modulului impedanţei reproduse. Reglarea cu precizie înaltă a fazei se efectuează în mod similar, prin reglarea respectivă a organelor Kφ, φb, φf .

Exemplu de implementare practică

Într-un convertor cu valorile componentelor RB = 103 Ω, RF = 102 Ω, Kd = 1; 10; 102, de exemplu, pentru banda de valori ale modulului, care corespund Kd =10, la reglarea brută Rb =(0…103) Ω, valoarea modulului impedanţei reproduse variază Zi = (0…104) Ω, iar la reglarea fină Rf =(0…102) Ω şi valoarea Zi variază: Zi = (0…103) Ω, ceea ce face posibilă instalarea cu precizie înaltă a valorii modulului. La fel şi reglarea fazei se efectuează în trepte prin variaţia Kφ = 1; 10 şi lin prin variaţia organului de reglare brută φb =(0…36)° şi fină φf =(0…4)° cu precizie înaltă în banda de valori φi =(0…360)°.

1. MD 740 Z 2014.09.30

Claims

Convertor de impedanţă, care conţine un amplificator operaţional (1) cu două intrări şi o ieşire; două cleme (2 şi 3), conectate respectiv la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional (1) şi la masă; un rezistor fix (6), conectat între intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional (1) şi masă; primul rezistor variabil (4) cu valoarea rezistenţei nominale RB, conectat cu un pol la intrarea inversoare a amplificatorului operaţional (1); un amplificator diferenţial (7) cu factor de transmisiune variabil în trepte, conectat cu intrările respectiv la ieşirea şi la intrarea neinversoare ale amplificatorului operaţional (1); precum şi un defazor (8) comandat cu posibilitatea reglării fazei în banda de valori 0…360° şi cu factor de amplificare unitar, conectat cu intrarea la ieşirea amplificatorului diferenţial (7), iar cu ieşirea - la intrarea neinversoare a amplificatorului operaţional (1), caracterizat prin aceea că mai conţine al doilea rezistor variabil (5) cu o valoare a rezistenţei nominale RF = 0,1RB, conectat cu un pol la ieşirea amplificatorului operaţional (1) şi cu cel de-al doilea pol la cel de-al doilea pol al primului rezistor variabil (4), iar defazorul (8) este dotat cu organe de reglare în trepte, lină brută şi lină fină a defazajului.