Идентичность параметров

Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с заданным или необходимым приближением описать процессы цепи.

Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно было с заданным или необходимым приближением описать процессы в цепи.

Схема замещения электрической цепи состоит из совокупности различных идеализированных элементов, выбранных так, чтобы можно бьпо с заданным или необходимым приближением описать процессы цепи.

Введенные элементы пассивных цепей являются идеализированными элементами или математическими моделями. Их не следует смешивать с реальными прообразами — угольным сопротивлением, катушкой, конденсатором или батареей и генератором, которые наряду с главным, определяющим параметром, отображаемым одним из идеализированных элементов, обладают также другими, побочными или «паразитными» параметрами. Однако, составляя соответствующую схему замещения из идеальных элементов, можно приближенно передать поведение любого реального устройства по отношению к интересующим нас внешним выводам. Увеличение числа элементов, каждый из которых учитывает свойственные ему электромагнитные процессы, повышает точность схемы замещения и одновременно усложняет ее анализ. Составление схем замещения является в общем случае трудным делом, требующим точного знания процессов и режимов работы устройств, учета целей и точности расчетов.

особенно эффективен для применения в машинном анализе сложных цепей, содержащих большое число идеализированных элементов, в частности идеальных вентилей. В таких цепях топологические вырождения возникают в a) ff) процессе функционирования мо-

В основе теории электрических цепей лежит принцип моделирования. При этом реальные электрические цепи заменяются некоторой идеализированной моделью, состоящей из взаимосвязанных идеализированных элементов. Последние представляют собой простые модели, используемые для аппроксимации (приближения) свойств простых физических элементов или физических явлений. В зависимости от точности приближения одна и та же физическая электрическая цепь может быть представлена различ-

Условные изображения таких основных идеализированных элементов электрической цепи, каковыми являются резистор, конденсатор, индуктивная катушка, катушки с индуктивной связью, источники э. д. с. и тока, были приведены на 3-11, 3-12, 3-14, 3-16.

В тех же случаях, когда по тем или иным причинам такое упрощение недопустимо, прибегают к замене реального элемента эквивалентной цепью, состоящей из нескольких идеализированных элементов. При этом эквивалентной считают такую цепь, при помещении которой на место заменяемой цепи не изменяется ни ток, ни падение потенциала в любых участках остальной цепи, в том числе и между точками, где произошла замена. Таким образом, конденсатор с потерями и катушка индуктивности с заметной величиной активного сопротивления проводников могут быть заме-

Применение эквивалентных цепей значительно облегчает изучение процессов в электрических схемах. При этом можно ограничиться изучением свойств только грех идеализированных элементов R., L и С, а все остальные случаи рассматривать как их ком-бинацпи.

3 Схема замещения электрической цепи графическое изображение реальной электрической цепи с помощью идеализированных элементов, параметры которых отражают параметры замещаемых процессов

Условные изображения таких основных идеализированных элементов электрической цепи, каковыми являются резистор, конденсатор, индуктивная катушка, катушки с индуктивной связью, источники ЭДС и тока, были приведены на 3.11, 3.12, 3.14, 3.16.

В основе теории электрических цепей лежит принцип моделирования. При этом реальные электрические цепи заменяются некоторой идеализированной моделью, состоящей из взаимосвязанных идеализированных элементов. Последние представляют собой простые модели, используемые для аппроксимации (приближения) свойств простых физических элементов или физических явлений. В зависимости от точности приближения одна и та же физическая электрическая цепь может быть представлена различ-

Дифференциальный усилитель является основой всех схемных решений двухвходовых усилителей симметричных и асимметричных сигналов, имеющих постоянную составляющую. Как правило, такие усилители имеют непосредственные связи между каскадами ( 3.19, а). Важнейшее требование, которое должно выполняться в схеме дифференциального усилителя,— идентичность параметров элементов, входящих в противоположные его плечи. Небольшие различия характеристик транзисторов и резисторов, образующих эти плечи, после усиления приводят к недопустимому «дрейфу нуля» в оконечном каскаде усилителя. По этой причине схемы дифференциальных усилителей на дискретных элементах в «доинтегральный» период развития радиоэлектроники не получили такого широкого распространения как в настоящее время.

идентичность параметров монтажа;

Идентичность параметров разнотипных транзисторов в интегральных микросхемах соблюдается очень точно за счет техно-

Первое требование состоит в симметрии обоих плеч ДУ. Необходимо обеспечить идентичность параметров каскадов ОЭ, образующих ДУ. При этом должны быть одинаковы параметры транзисторов VTl и VT2, а также RKl=Rf2 (и RQ1 = R02). Если

полупроводниковой интегральной микросхемы, в которой активные и пассивные элементы и их соединения выполнены в виде сочетания неразъемно связанных р-п-перехо-дов в одном исходном полупроводниковом материале. Это позволило исключить процесс сборки радиоаппарата, повысить плотность упаковки и надежность межэлементных соединений. Таким образом, полупроводниковая электроника вступила в новую фазу своего развития — появилась микроэлектроника. В дальнейшем полупроводниковую интегральную микросхему будем называть интегральной микросхемой (ИМС). Переход к ИМС стал возможен благодаря освоению новой полупроводниковой технологии, характеризующейся созданием групповых методов изготовления пленарных (плоских) р-п-р- или га-р-п-структур. При современном групповом технологическом цикле может быть изготовлено одновременно несколько десятков тысяч ИМС с количеством элементов от 50 до 500 или несколько тысяч ИМС с количеством элементов порядка 5000, т. е. одновременно может быть выполнено несколько миллионов элементов с помощью тех же простейших технологических операций по формированию р-и-переходов, что и при изготовлении одиночного планарного транзистора. Это позволяет обеспечить высокую идентичность параметров ИМС и значительно повысить надежность по сравнению с аналогичными схемами на дискретных элементах. За счет усложнения элементной базы происходит уменьшение сложности конструкции, числа внешних соединений и объема электронной аппаратуры.

Особенность технологии печатных резисторов позволяет получать на одной печатной плате декады сопротивлений и даже измерительные устройства, например делители напряжения. Идентичность параметров всех резисторов в пределах одной платы, одинаковые условия их работы, в частности температурные, обеспечивают высокую точность, временную стабильность и температурную независимость отношений сопротивлений. Годовая нестабильность отношения сопротивления обычно не превышает здесь 0,0005...0,001 %.

2. Первый каскад ОУ должен выполняться по схеме ДК с однофазным выходом для того, чтобы его выходной ток (входной ток интегратора Миллера) обеспечивал перезаряд интегрирующего конденсатора. Такое схемотехническое решение позволяет наиболее просто решить задачу согласования каскадов при сохранении практически идеальной симметрии режима работы плеч дифференциального каскада. Это достигается за счет того, что погрешность работы отражателя тока, обусловленная базовыми токами транзисторов VT4, VT5, естес-ственным образом компенсируется входным током усилителя в интеграторе Миллера. Для полной компенсации необходима идентичность параметров транзисторов VT4, VT5, VT7 и равенство токов /j и /а, поскольку тогда суммарный ток баз транзисторов VT4, VT5 будет совпадать с током базы транзистора VT7. Для увеличения статического коэффициента усиления ОУ в базовую цепь инвертирующего транзистора включают эмиттерный повторитель. При этом входной ток усилителя интегратора уменьшается в 1 + р раз. Для сохранения симметрии в отражатель тока также включает эмииттерный повторитель, причем обеспечивают взаимную согласованность параметров транзисторов в указанных повторителях.

можно выполнить несколько миллионов элементов с помощью таких же простейших технологических операций по формированию p-n-переходов, как и одиночного планарного транзистора. Благодаря этому обеспечивается высокая идентичность параметров ИМС и существенно повышается их надежность по сравнению с аналогичными схемами на дискретных элементах. ИМС обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с электронными схемами на дискретных элементах. К ним относятся: самостоятельное выполнение практически любых функций, не требующее соединения ряда элементов в схему; повышенная надежность за счет отсутствия паяных и сварных соединений; возможность резкого увеличения количества активных элементов в схеме без увеличения ее общей стоимости; идентичность смежных элементов схемы, сохраняющаяся и при изменении внешних факторов (температуры, давления, влажности и т. д.).

Отметим, что, поскольку в основе работы ДУ лежит идеальная симметричность его плеч, а выполнить это практически возможно только при микроэлектронном исполнении, наиболее широко ДУ используются и интегральных микросхемах. В ИМС элементы расположены настолько близко (на расстоянии нескольких десятков микрометров), что обеспечивает идентичность параметров элементов схемы.

Дрейф в усилителях с преобразованием определяется дрейфом модулятора. В транзисторных модуляторах дрейф создается в результате нестабильности теплового тока и остаточного напряжения транзистора. Для уменьшения остаточных параметров транзисторов часто применяют инверсное включение транзистора, при котором эмиттер и коллектор меняются местами. Лучший результат дает применение компенсированных ключей, представляющих собой последовательное встречное включение двух транзисторов так, что их остаточные параметры компенсируют друг друга. Большая идентичность 'параметров и, следовательно, лучшая компенсация достигаются при использовании интегральных переключателей ( 6.74,а). Остаточное напряжение интегральных переключателей (микросхемы КЮ1) составляет 100—300 мкВ в за;вдсимости от типа.

На 7.9, б показаны резонаторы большей массы, чем детали связи. Такая структура конструкции фильтра в реальных условиях позволяет обеспечить хорошую идентичность параметров фильтров. Полоса пропускания такого фильтра определяется отношением диаметра резонатора к диаметру деталей (стержней) связи.