Impedance converter что это
Преобразователь отрицательного импеданса (NIC) - это однопортовая схема операционного усилителя , действующая как отрицательная нагрузка, которая вводит энергию в схемы в отличие от обычной нагрузки, которая потребляет энергию от них. Это достигается путем добавления или вычитания чрезмерно изменяющегося напряжения последовательно к падению напряжения на эквивалентном положительном импедансе. Это меняет полярность напряжения или направление тока порта и вводит фазовый сдвиг на 180 ° (инверсия) между напряжением и током для любого генератора сигналов. Две полученные версии, соответственно, представляют собой преобразователь отрицательного импеданса с инверсией напряжения (VNIC) и преобразователь отрицательного импеданса с инверсией тока (INIC). Базовая схема INIC и ее анализ показаны ниже.
веб ссылки
-
Эта страница последний раз была отредактирована 9 декабря 2019 в 21:09.
генеральный
Идеальный преобразователь импеданса представляет собой линейный два порта в которой цепи матрица только главная диагональ занимает ( комплексные величины подчеркнуты):
Если заданный импеданс (нагрузки) подключен к его выходному порту L, следующий (входной) импеданс устанавливается на входном порту E в соответствии с методами расчета теории двух портов : Z _ Л. > _ > Z _ Э. > _ >
Комплексный коэффициент преобразования - это выбираемый, обычно постоянный коэффициент, который определяет тип преобразования. Матрица цепи показывает, что преобразователь импеданса, как правило, представляет собой нереверсивный активный двухпортовый, потому что, за исключением особых случаев, и определитель, и отношение мощностей не равны 1. k _ знак равно а _ 11 а _ 22-е > = _ > _ >>> Det ( А. _ ) \ right)>
Вот почему преобразователи импеданса построены как электронные активные цепи. Для этого используются один или несколько операционных усилителей и пассивных компонентов, таких как резисторы и конденсаторы .
Если в частном случае и определитель, и (прямая и обратная) передача энергии равны 1, то этот преобразователь (положительного) импеданса вырождается в идеальный трансформатор с коэффициентом трансформации u . ты знак равно а _ 22-е знак равно 1 а _ 11 _ = _ >>>
В зависимости от выбора коэффициента преобразования различают следующие типичные типы преобразователей импеданса: k _ >>
- Преобразователь положительного импеданса (PIC): коэффициент положительный, действительный и практически больше 1. Примером может служить множитель емкости . k _ >>
- Преобразователь отрицательного импеданса (NIC): в этом важном случае коэффициент отрицательный и действительный. Он используется для изменения знака импеданса. С сетевой картой отрицательное сопротивление может быть сформировано из омического сопротивления, которое всегда имеет положительное значение . При отрицательном сопротивлении ток уменьшается с увеличением напряжения. Благодаря этому свойству с помощью сетевой карты можно создаватьгенераторы или отключать резонансные цепи . k _ >>
- Преобразователь обобщенного импеданса (GIC): коэффициент является комплексным и обычно зависит от угловой частоты ω: k = k (jω). Он используется, например , для преобразования емкостных сопротивлений, таких как конденсаторы, в индуктивные сопротивления, которые катушки представляют в прямой форме . Таким образом, катушки, которые сложно производить в электронных схемах, такие как аналоговые фильтры, могут быть заменены конденсаторами, которые проще и экономичнее производить. k _ >>
« Сверхемкость » и « супериндуктивность », полученные в контексте преобразования Брутона, также представляют собой специальные приложения преобразователя общего импеданса и используются, в частности, в схемотехнике аналоговых фильтров. В этом преобразовании, также известном как технология FDNR для частотно-зависимого отрицательного сопротивления , используется частотная зависимость k (jω), а частотно-независимые омические сопротивления заменяются частотно-зависимыми конденсаторами. В рамках преобразования Брутона существующие конденсаторы преобразуются в «суперконденсаторы» с фильтрами нижних частот , реальный импеданс которых зависит от квадрата частоты. В фильтрах верхних частот возникают так называемые «сверхиндуктивности» - индуктивность, реальный импеданс которой зависит от квадрата частоты.
литература
СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Приложение
Используя сетевую карту в качестве отрицательного резистора, можно позволить реальному генератору вести себя (почти) как идеальный генератор (т. Е. Величина тока или генерируемого напряжения не зависит от нагрузки).
Пример источника тока показан на рисунке справа. Генератор тока и резистор в пределах пунктирной линии , является представлением Нортона из схемы , содержащее генератор реального и является его внутренним сопротивлением. Если INIC размещен параллельно этому внутреннему сопротивлению, и INIC имеет ту же величину, но инвертированное значение сопротивления, будет и параллельно. Следовательно, эквивалентное сопротивление равно р s > р s > - р s >
То есть комбинация реального генератора и INIC теперь будет вести себя как составной идеальный источник тока; его выходной ток будет одинаковым для любой нагрузки . В частности, любой ток, который шунтируется от нагрузки на эквивалентное сопротивление Norton, вместо этого будет подаваться INIC. Z L > р s >
Идеальное поведение в этом приложении зависит от идеального соответствия сопротивления Norton и сопротивления INIC . Пока эквивалентное сопротивление комбинации будет больше, чем ; однако, если , то эффект INIC будет незначительным. Однако когда р s > р NIC >> р INIC > р s >> R_ > р s > р INIC ≫ р s > \ gg R_ >
цепь нестабильна (например, в ненагруженной системе). В частности, избыточный ток от INIC генерирует положительную обратную связь, которая заставляет напряжение, приводящее нагрузку, достигать предельных значений источника питания. Уменьшая импеданс нагрузки (т. Е. Заставляя нагрузку потреблять больший ток), система генератор-сетевой адаптер может снова стать стабильной. р INIC < р s > >
В принципе, если эквивалентный источник тока Norton был заменен на эквивалентный источник напряжения Тевенина, VNIC эквивалентной величины можно было бы подключить последовательно с последовательным сопротивлением источника напряжения. Любое падение напряжения на последовательном сопротивлении будет добавлено обратно в схему с помощью VNIC. Однако VNIC, реализованный, как указано выше, с операционным усилителем, должен заканчиваться на электрическое заземление , поэтому такое использование нецелесообразно. Поскольку любой источник напряжения с ненулевым последовательным сопротивлением может быть представлен как эквивалентный источник тока с конечным параллельным сопротивлением, INIC обычно размещается параллельно с источником при использовании для улучшения импеданса источника.
Цепи с отрицательным импедансом
Отрицательное значение любого импеданса может быть получено преобразователем отрицательного импеданса (INIC в примерах ниже), включая отрицательную емкость и отрицательную индуктивность. Сетевая карта может также использоваться для проектирования плавающих сопротивлений - например, плавающей отрицательной катушки индуктивности.
Negative impedance converter — The negative impedance converter (NIC) is a one port op amp circuit acting as a negative load which injects energy into circuits in contrast to an ordinary load that consumes energy from them. This is achieved by adding or subtracting excessive… … Wikipedia
Electrical impedance — Electromagnetism Electricity · … Wikipedia
Current-to-voltage converter — In electronics, a transimpedance amplifier is an amplifier that converts current to voltage. Its input ideally has zero impedance, and the input signal is a current. Its output may have low impedance, or in high frequency applications, may be… … Wikipedia
Electrical impedance tomography — (EIT), is a medical imaging technique in which an image of the conductivity or permittivity of part of the body is inferred from surface electrical measurements. Typically conducting electrodes are attached to the skin of the subject and small… … Wikipedia
Boost converter — A boost converter (step up converter) is a power converter with an output DC voltage greater than its input DC voltage. It is a class of switching mode power supply (SMPS) containing at least two semiconductor switches (a diode and a transistor)… … Wikipedia
True RMS converter — When measuring the value of an alternating current signal it is often necessary to convert the signal into a direct current signal of equivalent value (known as the RMS, root mean square, value). This process can be quite complex (see root mean… … Wikipedia
SEPIC converter — A SEPIC (single ended primary inductor converter) is a DC DC converter which allows the output voltage to be greater than, less than, or equal to the input voltage. The output voltage of the SEPIC is controlled by the duty cycle of the control… … Wikipedia
Miller theorem — refers to the process of creating equivalent circuits. It asserts that a floating impedance element supplied by two voltage sources connected in series may be split into two grounded elements with corresponding impedances. There is also a dual… … Wikipedia
Operational amplifier applications — This article illustrates some typical applications of operational amplifiers. A simplified schematic notation is used, and the reader is reminded that many details such as device selection and power supply connections are not shown. Contents 1… … Wikipedia
Current source — Figure 1: An ideal current source, I, driving a resistor, R, and creating a voltage V A current source is an electrical or electronic device that delivers or absorbs electric current. A current source is the dual of a voltage source. The term… … Wikipedia
Negative resistance — is a property of some electric circuits where an increase in the current entering a port results in a decreased voltage across the same port. This is in contrast to a simple ohmic resistor, which exhibits an increase in voltage under the same… … Wikipedia
Negative impedance converter — The negative impedance converter (NIC) is a one port op amp circuit acting as a negative load which injects energy into circuits in contrast to an ordinary load that consumes energy from them. This is achieved by adding or subtracting excessive… … Wikipedia
Electrical impedance — Electromagnetism Electricity · … Wikipedia
Current-to-voltage converter — In electronics, a transimpedance amplifier is an amplifier that converts current to voltage. Its input ideally has zero impedance, and the input signal is a current. Its output may have low impedance, or in high frequency applications, may be… … Wikipedia
Electrical impedance tomography — (EIT), is a medical imaging technique in which an image of the conductivity or permittivity of part of the body is inferred from surface electrical measurements. Typically conducting electrodes are attached to the skin of the subject and small… … Wikipedia
Boost converter — A boost converter (step up converter) is a power converter with an output DC voltage greater than its input DC voltage. It is a class of switching mode power supply (SMPS) containing at least two semiconductor switches (a diode and a transistor)… … Wikipedia
True RMS converter — When measuring the value of an alternating current signal it is often necessary to convert the signal into a direct current signal of equivalent value (known as the RMS, root mean square, value). This process can be quite complex (see root mean… … Wikipedia
SEPIC converter — A SEPIC (single ended primary inductor converter) is a DC DC converter which allows the output voltage to be greater than, less than, or equal to the input voltage. The output voltage of the SEPIC is controlled by the duty cycle of the control… … Wikipedia
Miller theorem — refers to the process of creating equivalent circuits. It asserts that a floating impedance element supplied by two voltage sources connected in series may be split into two grounded elements with corresponding impedances. There is also a dual… … Wikipedia
Operational amplifier applications — This article illustrates some typical applications of operational amplifiers. A simplified schematic notation is used, and the reader is reminded that many details such as device selection and power supply connections are not shown. Contents 1… … Wikipedia
Current source — Figure 1: An ideal current source, I, driving a resistor, R, and creating a voltage V A current source is an electrical or electronic device that delivers or absorbs electric current. A current source is the dual of a voltage source. The term… … Wikipedia
Negative resistance — is a property of some electric circuits where an increase in the current entering a port results in a decreased voltage across the same port. This is in contrast to a simple ohmic resistor, which exhibits an increase in voltage under the same… … Wikipedia
Negative impedance converter — The negative impedance converter (NIC) is a one port op amp circuit acting as a negative load which injects energy into circuits in contrast to an ordinary load that consumes energy from them. This is achieved by adding or subtracting excessive… … Wikipedia
Electrical impedance — Electromagnetism Electricity · … Wikipedia
Current-to-voltage converter — In electronics, a transimpedance amplifier is an amplifier that converts current to voltage. Its input ideally has zero impedance, and the input signal is a current. Its output may have low impedance, or in high frequency applications, may be… … Wikipedia
Electrical impedance tomography — (EIT), is a medical imaging technique in which an image of the conductivity or permittivity of part of the body is inferred from surface electrical measurements. Typically conducting electrodes are attached to the skin of the subject and small… … Wikipedia
Boost converter — A boost converter (step up converter) is a power converter with an output DC voltage greater than its input DC voltage. It is a class of switching mode power supply (SMPS) containing at least two semiconductor switches (a diode and a transistor)… … Wikipedia
True RMS converter — When measuring the value of an alternating current signal it is often necessary to convert the signal into a direct current signal of equivalent value (known as the RMS, root mean square, value). This process can be quite complex (see root mean… … Wikipedia
SEPIC converter — A SEPIC (single ended primary inductor converter) is a DC DC converter which allows the output voltage to be greater than, less than, or equal to the input voltage. The output voltage of the SEPIC is controlled by the duty cycle of the control… … Wikipedia
Miller theorem — refers to the process of creating equivalent circuits. It asserts that a floating impedance element supplied by two voltage sources connected in series may be split into two grounded elements with corresponding impedances. There is also a dual… … Wikipedia
Operational amplifier applications — This article illustrates some typical applications of operational amplifiers. A simplified schematic notation is used, and the reader is reminded that many details such as device selection and power supply connections are not shown. Contents 1… … Wikipedia
Current source — Figure 1: An ideal current source, I, driving a resistor, R, and creating a voltage V A current source is an electrical or electronic device that delivers or absorbs electric current. A current source is the dual of a voltage source. The term… … Wikipedia
Negative resistance — is a property of some electric circuits where an increase in the current entering a port results in a decreased voltage across the same port. This is in contrast to a simple ohmic resistor, which exhibits an increase in voltage under the same… … Wikipedia
Преобразователь импеданса (также называемый как пропорциональный преобразователь в литературе ) представляет собой электронная схему , которая умножает на импеданс реального двухполюсника на общий сложный фактор и , таким образом , преобразует его в требуемом импеданс . Это «аналог» инвертора импеданса . Z _ Л. > _ > Z _ Э. > _ >
Преобразователь импеданса используется , в частности , в контексте оптимизированной схемотехники из аналоговых фильтров , чтобы преобразовать емкостные реактивные сопротивления во индуктивные реактивности или также омические сопротивления в отрицательные сопротивления.
Базовая схема и анализ
ИНИЦ является неинвертирующим усилителем (ОУ и делитель напряжения , на рисунке) с помощью резистора ( ) , подключенного между его выходом и входом. Выходное напряжение операционного усилителя равно р 1 > р 2 > р 3 >
Ток, идущий от выхода операционного усилителя через резистор к источнику, равен , и р 3 > V S >> - я S >>
Таким образом , входной сигнал испытывает противостоящий ток , который пропорционален , а схема действует как резистор с отрицательным сопротивлением V S >> - я S >> V S >>
В общем, элементы , и не обязательно должны быть чистыми сопротивлениями (т. Е. Они могут быть конденсаторами , катушками индуктивности или цепями импеданса). р 1 > р 2 > р 3 >
Читайте также: