CS271308B2 - Capacitive complex resistor - Google Patents

Description

Vynález ее týká kapacitního komplexního odporu.

V mnoha oborech jejich aplikace, zejména u integrovaných apínacích obvodů, je technickou úlohou simulovat kapacitní impedance tak, aby hodnota kapacity skutečně užitého kondenzátoru byla značně menší než je celková kapacita impedance, které se jeví účinnou navenek.

Pro vytváření takových impedancí jsou známy násobiče kapacity (viz např. USA pat. spis č. 3 831 117)· Takový násobič má diferenciální zesilovač, jehož první vstup je přes první odpor spojen se vstupem obvodu zapojení a jehož druhý vstup je přes druhý odpor spojen в výstupem diferenciálního zesilovače. Výstup diferenciálního zesilovače je přes třetí odpor připojen na vstup obvodu zapojení. Dále je impedance, obsahující kapacitu, zapojena jednak na první vstup diferenciálního zesiv lovače a jednak na pevný referenční potenciál, obvykle zemní potenciál. Kapacitní násobič představuje tedy čtyřpól, přičemž kapacitní stavební člen leží nutně v příčné větvi pro tok signálu na pevném potenciálu.

Kapacitní komplexní impedance, jež jsou použitelné jako beznapětové dvoupóly» tj. přes které má být obvykle přenáěen signál střídavého proudu v obou směrech při pokaždé stejné celkové impedanci, nemohou být realizovány za pomoci těchto kapacitních násobičů spojených s pevným potenciálem.

Shora uvedená technická úloha je podle vynálezu vyřešena tím, že impedance obsahující kapacitu tvoří v sérii s prvním ohmickým odporem dělič napětí, a že první ohmický odpor je přemostěn napětovým sekvenčním zapojením.

Výhoda kapacitního komplexního odporu podle vynálezu záleží v tom, že tohoto zapojení lze užít bez potenciálu jako čistého dvoupólu, který přenáší signál střídavého proudu v obou směrech, přičemž v obou směrech přenášení působí stejná komplexní celková impedance.

Vynález bude blíže vysvětlen na příkladech provedení znázorněných na výkresech.

Obr. 1 je obvyklé zapojení komplexní kapacitní impedance.

Obr. 2 je blokové zapojení komplexního kapacitního odporu Z podle vynálezu.

Obr. 3 je podrobné znázornění pro kapacitní komplexní odpor podle vynálezu.

Obr. 4 je druhé podobné znázornění kapacitního komplexního odporu podle vynálezu.

Pól E kapacitní komplexní dvoupólové impedance na obr. 1 je spojen s odporem R2 a je připojen na druhý pól A přes impedanci ZO* která sestává z paralelního RC členu RQ« CO. Hodnota Z impedance je dána vztahem

Z a R2 + ZO. (1)

Blokové zapojení na obr. 2 znázorňuje kapacitní komplexní impedanci Z, která podle vynálezu má kapacitní impedanci Z3. která je zapojena v sérii s ohmickým odporem Rl, který je přemostěn napěťovým sekvenčním zapojením SFS.

Obr. 3 znázorňuje v podrobnostech první příklad provedení vynálezu.

CS 271 308 B2

Pól A je epojen a impedancí Z3. která sestává z paralelního zapojení odporu RJ. a kondenzátoru C3. Impedance Z3 tvoří a odporem Rl dělič napětí, jehož střední odbočka G je spojena s neinvertuJícím vstupem operačního zesilovače OPI, zapojeného Jako sledovač napětí. Výstup У operačního zesilovače OPI Je přes odpor R2 spojen s druhým pólem E a ee stranou odporu Rl· odvrácenou od střední odbočky G. Jestliže se odporu Rl a impedance Z3 udělí hodnoty

Rl = К . R2(2)

Z3 = К . ZO(3), dostanou se pro R3 а C3 hodnoty

R3 = К . PO(4)

СЕ = CO/K(5).

Aby ee doeáhlo co největšího poměru impedanční kapacity ke kapacitě použitých kapacitních etavebních členů, zvolí se činitel К značně velký, například К = 100. Tím se stane odpor Rl značně větSÍ než odpor R2 a proud I_N Je zanedbatelný oproti proudu I_E* Tím se značně zjednoduSÍ výpočet komplexní kapacitní impedance.

Pro impedanci Z platí

(6) přičemž

(7) a při dosazení do vztahu (6) hodnoty Z se ze vztahu

U_A К . ZO и_Б ~ К . (R2 + Z0)~ do8tane pro Z hodnota

Z = R2 + ZO (8) (9).

Impedanční hodnota Z předurčená v zapojení podle obr. 1 se uspořádáním podle vynálezu nezmění· Změní se však hodnota potřebné kapacity, vytvářené stavebním členem, která nyní dosáhne hodnoty

C3 = CO/K (10) která při velkém Činiteli К odpovídá značnému zmenšení původní kapacity CO.

Pro výpočet Jsou téměř výlučně zajímaví velcí činitelé K, jelikož použité kapacitní stavební členy by měly mít co nejmenší hodnoty kapacity, aby se umožnilo pro

CS 271 308 B2 vedení komplexní kapacitní impedance Z jako integrované zapojení.

Druhé provedení je znázorněno na obr. 4· Zde je místo celkového odporu Rl děliče napětí znázorněn jen částečný díl odporu Rl. označený na obr. 4 jako odpor Κΐζ který je přemostěn napěťovým sekvenčním zapojením SFS. Tento scházející díl odporu R1 se jako odpor R4 zapojí v impedanci Z3 v sérii s paralelním RC Členem C3. R£. Tím se celková hodnota komplexní kapacitní impedance Z nezmění, a odpor R2 podle (2) a (3) zmenší o hodnotu odporu R4. To dává skutečně menší výstupní odpor R5 zapojení při celkově nezměněné impedanci Z. Takového provedení zapojení lze s výhodou užít, je-li žádáno menší výstupní odpor R5 operačního zesilovače OPI.

Claims (4)

1. , PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Kapacitní komplexní odpor vyznačující se tím, že impedance (Z3), obsahující kapacity, tvoří sérii 8 prvním ohmickým odporem (Rl) dělič napětí, a že první ohmický odpor (Rl) je přemostěn napělovým sekvenčním zapojením (SFS).
2. 2. Kapacitní komplexní odpor podle bodu 1, vyznačující se tím, že napělové sekvenční zapojení (SFS) sestává z operačního zesilovače (OPI), který je zapojen jako sledcvač napětí a před jeho výstupem (F) je zapojen další ohmický odpor (R2), a že druhý ohmický odpor (R2) má značně menší hodnotu než první ohmický odpor (Rl) děliče napětí.
3. 3. Kapacitní komplexní odpor podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kapacitní impedance (Z3) děliče napětí sestévá z paralelního zapojení třetího ohmického odporu (R3) a kondenzátoru (C3)·
4. 4. Kapacitní komplexní odpor podle kteréhokoliv z předcházejících bodů, vyznačující se tím, že kapacitní impedance (Z3) děliče napětí sestává z paralelního zapojení třetího odporu (R3) a kondenzátoru (C3), před kterým je zapojen v sérii čtvrtý odpor (R4).