Структурный синтез D-элементов и лестничных arc-схем (стр. 7 из 8)

Коэффициент передачи сумматора определяется следующим образом. За общую точку выберем инвертирующий вход ОУ2, тогда при идеальном ОУ1

. (67)

Аналогично, когда

, ,

. (68)

Рис. 12. Низкочувствительное ARC-звено на базе D элемента Антонио с собственной компенсацией

При параметрической оптимизации функция цели может быть различна и составляется из практических соображений. Если необходима компенсация изменений всех параметров с точностью до величины

, то из , , исключаются слагаемые, пропорциональные , затем из соотношения (57) определяются , и находятся приведенные в последней строке табл. 8 условия компенсации.

Рассмотренный пример наглядно иллюстрирует методический аспект синтеза структурных схем на базе принципа собственной компенсации.

В рамках генетического подхода алгоритм синтеза структуры будет содержать следующие базовые составляющие.

Генерация схем с заданным набором функциональных свойств. Принципиально на этом этапе можно не учитывать частотные свойства активных элементов. Однако, как это следует из рассмотренного примера, чрезвычайно большое их влияние может в дальнейшем увеличить активную составляющую общей чувствительности.

Ранжирование набора схем по степени влияния параметров активных элементов и числу степеней свободы. Здесь предпочтение отдается схемам с большим числом неиспользованных (заземленных) входов активных элементов, поэтому последующее применение принципа собственной компенсации может заметно снизить влияние паразитных параметров активных элементов.

Функционально полный анализ схем с целью вычленения локальных передаточных функций и набора

(k – номер дополнительного входа).

Выбор доминирующих по чувствительности активных элементов и образование по изложенной методике дополнительных компенсирующих контуров обратной связи.

Параметрическая оптимизация схемы с целью минимизации влияния активных элементов на основные параметры и характеристики.

Настоящий алгоритм воспроизводит метод усечения и положен в основу дальнейших исследований.

Рассмотрим применение предложенной методики к синтезу малошумящих D-элементов с расширенным частотным диапазоном, которые позволяют потенциально создавать «бездрейфовые» ограничители спектра [5]. Из анализа принципиальных схем устойчивых D-элементов (рис. 6–9) видно, что только в схемах Антонио дрейф нуля определяется входными токами неинвертирующих входов ОУ, которые легко минимизируются применением на входе «алмазных» транзисторов и их эквивалентов.

Так, в схеме Антонио с емкостной нагрузкой дополнительным входом схемы для организации компенсирующего контура обратной связи целесообразно использовать эту емкость. В этом случае дополнительные передаточные функции, будут иметь следующий вид:

, (69)

. (70)

В этом случае при условии

( ) в соответствии с табл. 4 вблизи частоты среза наблюдается собственная компенсация влияния площадей усиления ОУ на затухание, а относительное изменение частоты полюса примет вид

. (71)

Таким образом, если при реализации дополнительного контура компенсирующей обратной связи выполнить условие

, (72)

то его действие будет направлено на компенсацию относительного изменения частоты полюса (см. (29)). Необходимое суммирование можно выполнить только на дополнительном активном элементе, представляющем собой неинвертирующий масштабный усилитель, инвертирующий вход которого подключен к инвертирующим входам основных усилителей (рис. 13).

Рис. 13. D-элемент с расширенным частотным диапазоном

Если выполнить дополнительные параметрические условия

, (73)

то вводимые цепи не окажут влияние на основные параметры фильтра, а, как это следует из табл. 3, приращение полинома знаменателя будет иметь следующий вид:

, (74)

что в конечном итоге и обеспечивает повышение качественных показателей преобразователя. Таким образом, при

.

В качестве примера, демонстрирующего общую эффективность пред-ложенного метода синтеза, рассмотрим принципиальную схему ФНЧ 5-го порядка (см. п. 1).

Рис. 14. Прецизионный «бездрейфовый» Чебышевский ФНЧ 5-го порядка с расширенным диапазоном рабочих частот

Результаты моделирования фильтра (ОУ типа 140УД26) при минимизации влияния частоты единичного усиления ОУ в полосе пропускания (0–300 кГц) приведены на рис. 15 и 16.