Дипломная работа: Структурный синтез D-элементов и лестничных arc-схем

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.

4. Динамический диапазон обобщенной структуры устойчивых D-элементов

Верхняя граница динамического диапазона любой ARC-схемы определяется не только максимальным выходным напряжением активных элементов  при заданном коэффициенте нелинейных искажений, но и свойствами схемы. В общем случае на выходах активных элементов и, в частности, ОУ, в рабочем диапазоне частот W напряжения могут превышать выходное напряжение схемы (всплески коэффициента передачи – перенапряжения), определяемое входным сигналом и максимальным коэффициентом передачи , (). Именно поэтому верхний уровень динамического диапазона определяется соотношением

Страницы: 1, 2, 3, 4