Пассивные ограничители иммитанса

Предложены R-, L-, C-ограничители иммитанса в виде четырехполюсника, выходной иммитанс которого до определенного значения зависит от величины входного. Приведена классификация ограничителей иммитанса. Обоснованы основные параметры. Разработаны пассивные R-, L-, C-ограничители с возможностью ограниче...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2015
Автори:	Филинюк, Н.А., Лищинская, Л.Б., Чехместрук, Р.Ю.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2015
Назва видання:	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Теми:	Электронные средства: исследования, разработки
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100514
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Пассивные ограничители иммитанса / Н.А. Филинюк, Л.Б. Лищинская, Р.Ю. Чехместрук // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 2-3. — С. 3-9. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-100514
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1005142016-05-23T03:02:58Z Пассивные ограничители иммитанса Филинюк, Н.А. Лищинская, Л.Б. Чехместрук, Р.Ю. Электронные средства: исследования, разработки Предложены R-, L-, C-ограничители иммитанса в виде четырехполюсника, выходной иммитанс которого до определенного значения зависит от величины входного. Приведена классификация ограничителей иммитанса. Обоснованы основные параметры. Разработаны пассивные R-, L-, C-ограничители с возможностью ограничения иммитанса сверху и снизу. Проведена оценка влияния входных паразитных составляющих иммитанса на передаточную характеристику ограничителей. Запропоновано R-, L-, C-обмежувачі імітансу у вигляді чотириполюсника, вихідний імітансу якого до певного значення залежить від величини вхідного. Наведено класифікацію обмежувачів імітансу. Обґрунтовано основні параметри. Розроблено пасивні R-, L-, C-обмежувачі з можливістю обмеження імітансу зверху і знизу. Проведено оцінку впливу вхідних паразитних складових імітансу на передаткову характеристику обмежувачів. The paper presents quadripole R, L, C immittance limiters, in which output immittance to the certain value depends on the input immittance. A classification of immittance limiters is given. Basic parameters are considered: low and high levels of output immittance limiters; low and high values of input immittance, corresponding to low and high levels of limitation, accordingly; range of possible values of output immittance; steepness of immittance limiters; time of wearing-out (or delay); high and low cutoff frequencies; central working frequency; frequency band; relative range of working frequencies; non-linearity coefficient. The authors have designed passive R-, L-, C-limiters with possibility of limitation from above and from below. The influence of the input parasitic immittances on the immittance transfer characteristic is evaluated. 2015 Article Пассивные ограничители иммитанса / Н.А. Филинюк, Л.Б. Лищинская, Р.Ю. Чехместрук // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 2-3. — С. 3-9. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2015.2-3.03 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100514 621.37 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки
spellingShingle	Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки Филинюк, Н.А. Лищинская, Л.Б. Чехместрук, Р.Ю. Пассивные ограничители иммитанса Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description	Предложены R-, L-, C-ограничители иммитанса в виде четырехполюсника, выходной иммитанс которого до определенного значения зависит от величины входного. Приведена классификация ограничителей иммитанса. Обоснованы основные параметры. Разработаны пассивные R-, L-, C-ограничители с возможностью ограничения иммитанса сверху и снизу. Проведена оценка влияния входных паразитных составляющих иммитанса на передаточную характеристику ограничителей.
format	Article
author	Филинюк, Н.А. Лищинская, Л.Б. Чехместрук, Р.Ю.
author_facet	Филинюк, Н.А. Лищинская, Л.Б. Чехместрук, Р.Ю.
author_sort	Филинюк, Н.А.
title	Пассивные ограничители иммитанса
title_short	Пассивные ограничители иммитанса
title_full	Пассивные ограничители иммитанса
title_fullStr	Пассивные ограничители иммитанса
title_full_unstemmed	Пассивные ограничители иммитанса
title_sort	пассивные ограничители иммитанса
publisher	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Электронные средства: исследования, разработки
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100514
citation_txt	Пассивные ограничители иммитанса / Н.А. Филинюк, Л.Б. Лищинская, Р.Ю. Чехместрук // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 2-3. — С. 3-9. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv	AT filinûkna passivnyeograničiteliimmitansa AT liŝinskaâlb passivnyeograničiteliimmitansa AT čehmestrukrû passivnyeograničiteliimmitansa
first_indexed	2025-07-07T08:55:37Z
last_indexed	2025-07-07T08:55:37Z
_version_	1836977789487546368
fulltext	Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 2–3 3 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ISSN 2225-5818 ÓÄÊ 621.37 Ä. т. н. Н. А. ФИЛИНЮК, д. т. н. Л. Б. ЛИЩИНСКАЯ, Р. Ю. ЧЕХМЕСТРУК Украина, Винницкий национальный технический университет E-mail: chehroma@yandex.ru ПАССИВНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ ИММИТАНСА Существует ряд электронных схем, предна- зíàчåííыõ дëÿ îãðàíèчåíèÿ òîêà [1—3] è íàïðÿ- жåíèÿ [4—6]. Пðè ðàзðàбîòêå íåêîòîðыõ ýëåê- тронных устройств, например иммитансных ло- ãèчåñêèõ ñõåм [7], ñîãëàñóющèõ [8] è êîмïåí- ñèðóющèõ [9] цåïåé, âîзíèêàåò íåîбõîдèмîñòь îãðàíèчåíèÿ èõ ñîïðîòèâëåíèÿ. Пðè ðàбîòå íà переменном токе в качестве характеристик элек- òðèчåñêîé цåïè êðîмå àêòèâíîé ñîñòàâëÿющåé ñîïðîòèâëåíèÿ èñïîëьзóюòñÿ òàêжå ðåàêòèâíыå — емкостная и индуктивная, поэтому в ряде слу- чаев возникает задача ограничения этих величин. В известных авторам литературных источниках îòñóòñòâóюò ñâåдåíèÿ î ïàðàмåòðàõ è ñõåмîòåõ- íèчåñêîé ðåàëèзàцèè óñòðîéñòâ, âыïîëíÿющèõ òàêóю фóíêцèю îãðàíèчåíèÿ, чòî îïðåдåëÿåò àê- òóàëьíîñòь ðàññмàòðèâàåмыõ â ðàбîòå âîïðîñîâ. В настоящей статье представлены результаты ðàзðàбîòêè îñíîâ ïîñòðîåíèÿ ïàññèâíыõ îãðàíè- чителей активного (R), емкостного (XC) и ин- дуктивного (XL) сопротивления. Îпределение и классификация ограничителей иммитанса Эëåêòðèчåñêóю цåïь õàðàêòåðèзóåò ïîëíîå сопротивление (импеданс) или полная прово- димость (адмитанс), и когда не указывается их êîíêðåòíîå зíàчåíèå, èñïîëьзóåòñÿ îбîбщàющåå понятие «иммитанс», которое не связано с еди- íèцàмè èзмåðåíèÿ [10, 11]. Ограничителем иммитанса назовем четырех- ïîëюñíèê (рис. 1), выходной иммитанс которо- го WВЫХ до значения WВЫХ.0 зависит от вход- Предложены R-, L-, C-ограничители иммитанса в виде четырехполюсника, выходной иммитанс которого до определенного значения зависит от величины входного. Приведена классификация ограничителей иммитанса. Обоснованы основные параметры. Разработаны пассивные R-, L-, C-ограничители с возможностью ограничения иммитанса сверху и снизу. Проведена оценка влияния входных паразитных составляющих иммитанса на передаточную характеристику ограничителей. Ключевые слова: ограничитель иммитанса, передаточная характеристика, уровень ограничения. ного иммитанса WВХ. Величину WВЫХ.0 назо- вем уровнем ограничения выходного иммитанса. В îбщåм ñëóчàå èммèòàíñ — êîмïëåêñíàÿ величина: W=ReW+jImW, поэтому в частном случае следует рассматривать ограничение или его вещественной (ReW), или мнимой (ImW) ñîñòàâëÿющåé. Оãðàíèчèòåëь ïî ReW назовем «R-ограничитель». Учитывая, что мнимая со- ñòàâëÿющàÿ èммèòàíñà мîжåò èмåòь åмêîñòíîé или индуктивный характер, в первом случае бóдåм ðàññмàòðèâàòь åмêîñòíîé îãðàíèчèòåëь (С-ограничитель), а во втором — индуктивный (L-ограничитель). Кроме того, в качестве част- ного случая можно рассматривать ограничи- òåëь èммèòàíñà ïî мîдóëю 2 2Re ImW W W= + . Вîзмîжíàÿ êëàññèфèêàцèÿ îãðàíèчèòåëåé èм- митанса представлена на рис. 2. Каждый из перечисленных ограничителей бóдåм õàðàêòåðèзèðîâàòь âèдîм îãðàíèчåíèÿ, определяемым передаточной иммитансной ха- рактеристикой ограничителя WВЫХ=T(WВХ). Êàê ïîêàзàíî íà ãðàфèêàõ рис. 3, это может быòь îãðàíèчåíèå «ñâåðõó», «ñíèзó» èëè дâóõ- стороннее ограничение. Кроме того, R-îãðàíèчèòåëè мîãóò быòь ïî- делены на устройства для постоянного и для переменного тока. Иммитансные ограничители, êîòîðыå мîãóò быòь ðåàëèзîâàíы òîëьêî íà R-, L- или C-êîмïîíåíòàõ, бåз èñïîëьзîâàíèÿ èñ- точника питания, назовем «пассивными», а на êîмбèíàцèè R-, L- или C-компонентов и полу- ïðîâîдíèêîâыõ ïðèбîðîâ ñ èñïîëьзîâàíèåм èñ- точников питания — «активными». Êàê ïîêàзàíî íà ðèñ. 3, а, вне диапазона ограничения зависимость WВЫХ=T(WВХ) мо- жåò быòь êàê ëèíåéíîé (ëèíèÿ 1), òàê è íåëè- нейной (линия 2). В первом случае ограничите- ли иммитанса назовем «линейными», а во вто- ром случае — «нелинейными». DOI: 10.15222/TKEA2015.2-3.03 Рèñ. 1. Обîбщåííàÿ схема ограничите- ля иммитанса WВХ WВЫХ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 2–3 4 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ISSN 2225-5818 Нà ðèñ. 3 ïîêàзàíы èдåàëьíыå ïåðåдàòîч- ные характеристики ограничителей иммитанса. Для реальных же ограничителей эти зависимо- сти нелинейные, например пунктирная линия 2 íà ðèñ. 3, а. Для оценки степени нелинейности ïðåдëàãàåòñÿ èñïîëьзîâàòь êîýффèцèåíò íåëè- нейности вида ВЫХ.Н ВЫХ.В ВЫХ.Н Н. ВХ ВХ. ВХ .W dW dW dWK dW dW dW   = −    Для случая использования ограничителя иммитанса в измерительной аппаратуре важно зíàòь, ñ êàêîé òîчíîñòью óñòàíàâëèâàåòñÿ ãðà- ничное значение выходного иммитанса. Для ее оценки используем значение относительной по- грешности установки уровня ограничения: δН=DWВЫХ.Н/WВЫХ.Н; δВ=DWВЫХ.В/WВЫХ.В, где DWВЫХ.Н, DWВЫХ.В — àбñîëюòíîå îòêëî- нение значения выходного иммитанса от задан- ного уровня WВЫХ.Н или DWВЫХ.В при дости- жении входным иммитансом значений WВХ.Н и WВХ.В соответственно. Вñå ïåðåчèñëåííыå ïàðàмåòðы íå ÿâëÿюòñÿ óíèêàëьíымè è мîãóò быòь èзмåðåíы ñ ïîмî- щью ñòàíдàðòíîé àïïàðàòóðы èзâåñòíымè мåòî- дами, и поэтому в дальнейшем эти вопросы мы îбñóждàòь íå бóдåм. L-ограничители Рèñ. 2. Êëàññèфèêàцèÿ îãðàíèчèòåëåé èммèòàíñà R-ограничители C-ограничители Ограничители ïî мîдóëю Линейные Ограничители иммитанса Двухсторонние Постоянного тока Переменного тока Нелинейные Активные Пассивные С ограничением «снизу» С ограничением «сверху» WВЫХ.В WВХ.В W В Ы Х WВХ WВЫХ.Н WВХ.Н WВХ WВЫХ.Н WВХ.В WВХ WВЫХ.В WВХ.Н Рèñ. 3. Пåðåдàòîчíыå èммèòàíñíыå õàðàêòåðèñòèêè îãðàíèчèòåëåé èммèòàíñà ñ îãðàíèчåíèåм «ñâåðõó» (а), «снизу» (б) и с двухсторонним ограничением (в) W В Ы Х W В Ы Х Пðåдëàãàåмàÿ êëàññèфèêàцèÿ îãðàíèчèòåëåé иммитанса по мере развития таких устройств мо- жåò быòь дîïîëíåíà. Îбоснование выбора основных параметров ограничителя иммитанса Из анализа передаточных иммитансных ха- ðàêòåðèñòèê (ðèñ. 3) ðàññмàòðèâàåмыõ îãðàíè- чителей, а также системы параметров ограни- чèòåëÿ íàïðÿжåíèÿ [3], ïðåдëàãàåòñÿ ñëåдóю- щая система основных параметров ограничите- ля иммитанса: — нижний и верхний уровни ограничения вы- ходного иммитанса WВЫХ.Н,WВЫХ.В; — нижние (WВХ.Н) и верхние (WВХ.В) значе- íèÿ âõîдíîãî èммèòàíñà, ñîîòâåòñòâóющèå íèж- нему и верхнему уровням ограничения; — диапазон возможных значений выходного иммитанса DWВЫХ=\|WВЫХ.В–WВЫХ.Н\|; — крутизна ограничителя иммитанса S = DWВЫХ/(WВХ.В – WВХ.Н); — âðåмÿ ñðàбàòыâàíèÿ t (или задержка); — верхняя и нижняя граничные частоты fН, fВ; — цåíòðàëьíàÿ ðàбîчàÿ чàñòîòà f0=(fН+ fВ)/2; — àбñîëюòíàÿ ðàбîчàÿ ïîëîñà чàñòîò Df = (fВ – fН); — îòíîñèòåëьíыé дèàïàзîí ðàбîчèõ чàñòîò x = Df/f0. а) б) в) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 2–3 5 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ISSN 2225-5818 Ðазработка ограничителей иммитанса В качестве примера рассмотрим четырехпо- ëюñíèêè, îбðàзîâàííыå ïîñëåдîâàòåëьíым è ïà- ðàëëåëьíым âêëючåíèåм êîмïîíåíòîâ ñ èммè- тансом, соответственно, W1 и W2 (рис. 4). Ко âõîдó òàêèõ чåòыðåõïîëюñíèêîâ ïîдêëючàåòñÿ цепь с иммитансом WВХ1 и WВХ2 соответственно. Выõîдíîé èммèòàíñ ïåðâîãî чåòыðåõïîëюñíè- ка (рис. 4, а) равен WВЫХ1 = WВХ1 + W1, (1) âòîðîãî чåòыðåõïîëюñíèêà (ðèñ. 4, б) ðàâåí WВЫХ2 = WВХ2 W2/(WВХ2+W2). (2) Рассмотрим три варианта схемы четырех- полюсника, представленной на рис. 4, а. В первом варианте (рис. 5, а), когда WВХ1=RВХ1, а W1=R1, имеем: WВЫХ1=RВЫХ1=RВХ1+R1. Если RВХ1≠0, тогда RВЫХ1>R1. Если RВХ1=0, тогда RВЫХ1=R1. Òàêèм îбðàзîм, âыõîдíîå àê- òèâíîå ñîïðîòèâëåíèå ñõåмы ïðè ëюбыõ èзмå- нениях значения RВХ1>0 íå мîжåò быòь мåíьшå значения R1, которое является уровнем ограни- чåíèÿ ñíèзó, à ðàññмàòðèâàåмыé чåòыðåõïîëюñ- íèê, ñîãëàñíî дàííîмó âышå îïðåдåëåíèю, ÿâ- ляется R-ограничителем иммитанса снизу. Во втором варианте (рис. 5, б), когда WВХ1=XВХ1L=wLВХ1, а W1=X1L=wL1, имеем: WВЫХ1L=XВЫХ1L=XВХ1L+X1L=w(LВХ1+L1). Если XВХ1L≠0, тогда XВЫХ1L>X1L. Если XВХ1L=0, тогда XВЫХ1L=X1L. Òàêèм îбðàзîм, выходное индуктивное сопротивление схе- мы XВЫХ1L ïðè ëюбыõ èзмåíåíèÿõ зíàчåíèÿ XВХ1L≥0 íå мîжåò быòь мåíьшå зíàчåíèÿ X1L, которое является уровнем ограничения снизу, à ðàññмàòðèâàåмыé чåòыðåõïîëюñíèê ÿâëÿåòñÿ L-ограничителем иммитанса. В третьем варианте (рис. 5, в), когда WВХ1=XВХ1C=1/(wCВХ1), а W1=X1C=1/(wC1), имеем: WВЫХ1С=XВЫХ1С=XВХ1С+X1С= =(CВХ1+ C1)/(wC1CВХ1). Если XВХ1C≠0, тогда XВЫХ1C>X1C. Если XВХ1C=0, тогда XВЫХ1C=X1C. Òàêèм îбðàзîм, âы- ходное емкостное сопротивление схемы XВЫХ1C ïðè ëюбыõ èзмåíåíèÿõ зíàчåíèÿ XВХ1C≠0 не мо- жåò быòь мåíьшå зíàчåíèÿ X1L, которое является уровнем ограничения снизу, а рассматриваемый чåòыðåõïîëюñíèê ÿâëÿåòñÿ С-ограничителем им- митанса. Рассмотрим три варианта схемы четырех- полюсника, представленной на рис. 4, б. В первом варианте (рис. 5, г), когда WВХ2=WВХ2, а W2=R2, имеем: WВЫХ2=RВЫХ2=(RВХ2+R2)/(RВХ2+R2). Если RВХ2≠0, тогда RВЫХ2<R2. Если RВХ2>>R2, тогда RВЫХ2≈R2. Òàêèм îбðàзîм, âыõîдíîå àê- òèâíîå ñîïðîòèâëåíèå ñõåмы ïðè ëюбыõ èзмåíå- ниях значения RВХ2 íå мîжåò быòь бîëьшå зíà- чения R2, которое определяет уровень ограниче- íèÿ ñâåðõó, à ðàññмàòðèâàåмыé чåòыðåõïîëюñ- íèê ñîãëàñíî дàííîмó âышå îïðåдåëåíèю ÿâëÿ- ется R-ограничителем иммитанса сверху. Во втором варианте (рис. 5, д), когда WВХ2=XВХ2L=wLВХ2, а W2=X2L=wL2, имеем: WВЫХ2L=XВЫХ2L=(XВХ2LX2L)/(XВХ2L+X2L)= = w(LВХ2L2)/(LВХ2+L2). Если XВХ2L≠0, тогда XВЫХ2L<X2L. Если XВХ2L>>X2L, тогда XВЫХ2L≈X2L. Òàêèм îбðàзîм, выходное индуктивное сопротивление схемы при ëюбыõ èзмåíåíèÿõ зíàчåíèÿ XВХ2L>0 не может быòь бîëьшå зíàчåíèÿ X2L, которое определяет уровень ограничения сверху, а рассматриваемый Рèñ. 4. Обîбщåííыå ñõåмы ïàññèâíыõ îãðàíèчèòåëåé иммитанса по нижнему (а) и верхнему (б) уровням WВХ1 WВЫХ1 W1 WВХ2 WВЫХ2 W2 RВХ1 XВЫХ1R R1 RВХ2 RВЫХ2R R2 L1 C1 C2 L2 XВЫХ2L XВЫХ2C XВХ2L XВХ2C XВХ1L XВХ1C XВЫХ1L XВЫХ1C Рис. 5. Реальные схемы пассивных ограничителей иммитанса с ограничением «снизу» (а—в) и «сверху» (г—е) а) б) а) б) в) г) д) е) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 2–3 6 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ISSN 2225-5818 чåòыðåõïîëюñíèê ÿâëÿåòñÿ L-ограничителем им- митанса сверху. В третьем варианте (рис. 5, е), когда WВХ2=XВХ2C=1/(wCВХ2), а W2=X2C=1/(wC2), имеем: WВЫХ2C=XВЫХ2C=(XВХ2C X2C)/(XВХ2C+X2C)= =1/(w(CВХ2C+C2)). Если XВХ2C≠0, тогда XВЫХ2C<X2C. Если XВХ2C>>X2C, тогда XВЫХ2C≈X2C. Òàêèм îбðàзîм, выходное индуктивное сопротивление схемы при ëюбыõ èзмåíåíèÿõ зíàчåíèÿ XВХ2C>0 не может быòь бîëьшå зíàчåíèÿ X2C, которое определяет уровень ограничения сверху, а рассматриваемый чåòыðåõïîëюñíèê ÿâëÿåòñÿ С-ограничителем им- митанса сверху. Сëåдóåò îòмåòèòь, чòî íåîбõîдèмым óñëîâèåм ðàбîòîñïîñîбíîñòè ðàññмîòðåííыõ ñõåм ÿâëÿåò- ся совпадение характеров входных иммитансов WВХ1, WВХ2 и иммитансов W1, W2, зàдàющèõ уровень ограничения. Кроме того, полученные ðåзóëьòàòы ñîîòâåòñòâóюò ñëóчàю èñïîëьзîâà- ния идеальных RLC-компонентов. Двухстороннее ограничение иммитанса воз- можно при каскадировании односторонних огра- íèчèòåëåé. В ñëóчàå êîãдà íåîбõîдèмî îñóщå- ñòâèòь îãðàíèчåíèå ïî óðîâíю ïðîâîдèмîñòè, ñîîòâåòñòâóющàÿ ñõåмà îãðàíèчåíèÿ ïî âåðõíå- мó óðîâíю ñîïðîòèâëåíèÿ бóдåò ðàбîòàòь êàê îãðàíèчèòåëь ïðîâîдèмîñòè ïî íèжíåмó óðîâíю. Реальные RLC-êîмïîíåíòы îбëàдàюò ïàðà- зитными активным сопротивлением, индуктив- íîñòью âыâîдîâ è мåжýëåêòðîдíымè åмêîñòÿмè. Кроме того, входной иммитанс WВХ не может быòь чèñòî àêòèâíым èëè ðåàêòèâíым, чòî âëè- яет на характер представленных иммитансных характеристик рассматриваемых ограничителей è òðåбóåò ïðîâåдåíèÿ èññëåдîâàíèÿ дëÿ îцåíêè этого влияния. Âлияние паразитных иммитансов на передаточную характеристику ограничителя иммитанса Рассмотрим влияние паразитных составля- ющèõ âõîдíîãî èммèòàíñà, êîòîðыé дîëжåí быòь îãðàíèчåí. Äëÿ R-ограничителей это ин- дóêòèâíàÿ ñîñòàâëÿющàÿ (ImZВХ), а для L- и C-ограничителей — активная (ReZВХ). С цåëью упрощения анализа на даном этапе исследований бóдåм ñчèòàòь, чòî èммèòàíñы Z1(R1, L1, C1) и Z2(R2, L2, C2) ÿâëÿюòñÿ «èдåàëьíымè», ò. å. íå èмåюò ïàðàзèòíыõ ñîñòàâëÿющèõ. С óчåòîм ýòèõ дîïóщåíèé è â ñîîòâåòñòâèè ñ фîðмóëàмè (1) è (2), фóíêцèè èммèòàíñíыõ ïåðåдàòîчíыõ характеристик при неидеальности входного им- митанса WВХ1 и WВХ2 можно представить в сле- дóющåм âèдå: — R-ограничитель снизу: Re[ZВЫХ(RВХ1)] = R1 + RВХ1; (3) — R-ограничитель сверху: (4) Re ( ) ( ) ,Z R R R R X R R R R R X 2ÂÕ ÂÕ ÂÕ ÂÕ ï ÂÕ ÂÕ ÂÕ.ï . . ÂÛÕ L L 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 . 2 2= + + + + +7 @ где XL.ВХ.п — входное паразитное индуктивное сопротивление выводов; — L-ограничитель снизу: Im[ZВЫХ(XL.BХ)] = XL.BХ + XL1; (5) — L-ограничитель сверху: (6) [ ] 2 .2 ВХ.п .ВХ2 .2 .ВХ2 .2 ВЫХ ВХ2 2 2 2 ВХ.п .ВХ2 .ВХ2 .2 .2 ( )Im ( ) , 2 L L L L L L L L L X R X X X XZ L R X X X X + + = + + + где RВХ.п — входное паразитное активное сопро- тивление выводов; — C-ограничитель снизу: [ ] 2 ВХ.п .ВХ.1 ВЫХ ВХ1 1 2 2 ВХ.п .ВХ.1 Im ( ) ;С C С R XZ C X R X = + + (7) — C-îãðàíèчèòåëь ñâåðõó: ñм. фîðмóëó (8) внизу страницы; При неидеальности ограничительных элемен- тов W1 и W2 фîðмóëы (1) è (2) ïðèмóò ñëåдó- ющèé âèд: — R-ограничитель снизу: Re[ZВЫХ(RВХ1)] = R2 + RВХ2; (9) — R-ограничитель сверху: [ ] 2 2 2 ВХ2 2 ВХ2 .п.о ВЫХ ВХ1 2 2 2 ВХ2 2 ВХ2 .п.о 2 ( )Re ( ) , 2 L L R R R R XZ R R R R X R + + = + + + (10) где XL.п.о —паразитное индуктивное сопротив- ление выводов ограничительного элемента W2; — L-ограничитель снизу: Im[ZВЫХ(XL.BХ)] = XL.BХ + XL2; (11) — L-ограничитель сверху: (12) [ ] 2 .2 п.о .ВХ2 .2 .ВХ2 .2 ВЫХ ВХ2 2 2 2 п.о .ВХ2 .ВХ2 .2 .2 ( )Im ( ) , 2 L L L L L L L L L X R X X X XZ L R X X X X + + = + + + где Rп.о — паразитное активное сопротивление выводов ограничительного элемента W2; — C-ограничитель снизу: [ ] 2 п.о 1 ВЫХ ВХ1 .ВХ1 2 2 п.о 1 Im ( ) Im ;С C С R XZ C X R X   = + +  (13) — C-îãðàíèчèòåëь ñâåðõó: ñм. фîðмóëó (14) внизу страницы. [ ] ВХ.п. .ВХ2 .2 ВХ.п. .ВХ2 ВХ.п. .2 ВЫХ ВХ2 2 2 2 2 2 2 2 ВХ.п. .ВХ2 ВХ.п. .ВХ2 .2 ВХ.п.c .2 .ВХ2 .2 ( )Im ( ) , 2 C C C C C C C C C C C C C C C R X X R X R XZ C R X R X X R X X X + = + + + (8) где RВХ.п.С — входное паразитное активное сопротивление емкостной утечки. [ ] п.о .ВХ2 .2 п.о .ВХ2 п.о .2 ВЫХ ВХ2 2 2 2 2 2 2 2 п.о .ВХ2 п.о .ВХ2 .2 п.о .2 .ВХ2 .2 ( )Im ( ) , 2 C C C C C C C C C C R X X R X R XZ C R X R X X R X X X + = + + + (14) где Rп.о.С — паразитное активное сопротивление емкостной утечки ограничительного элемента W2. Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 2–3 7 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ISSN 2225-5818 QR(LВХ.п)=0 6 3 9 11 QL(RВХ.п)=∞ 0,25 0,33 0,5 1 40 32 24 16 8 0 R eZ В Ы Х , О м 40 80 120 160 RВХ2, Ом 50 40 30 20 10 0 Im Z В Ы Х , О м 40 80 120 160 XL.ВХ2, Ом Рис. 6. Влияние на иммитансные передаточные характеристики ограничителей «сверху» входных паразит- íыõ ñîñòàâëÿющèõ ïðè ðàзëèчíыõ зíàчåíèÿõ дîбðîòíîñòè: а — LВХ.п в R-ограничителе; б — RВХ.п в L-ограничителе а) б) 160 136 112 88 64 0 Im Z В Ы Х , О м 40 80 120 XС.ВХ2, Ом 2,5 1,5 1 2 40 32 24 16 8 0 Im Z В Ы Х , О м 40 80 120 XС.ВХ2, Ом 0,6 0,7 0,5 0,4 Рèñ. 7. Вëèÿíèå âõîдíîãî ïàðàзèòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ RВХ.п.С на иммитансные передаточные характеристи- ки С-ограничителя «снизу» (а) и «сверху» (б) ïðè ðàзëèчíыõ зíàчåíèÿõ дîбðîòíîñòè а) б) Из àíàëèзà фîðмóë (3), (5), (9) è (11) âèд- íî, чòî ïàðàзèòíыå ñîñòàâëÿющèå RВХ.п, XL.ВХ.п, Rп.о, XL.п.о íå âëèÿюò íà ïåðåдàòîчíóю õàðàêòå- ристику R- и L-ограничителей «снизу». Вëèÿíèå ïàðàзèòíыõ ñîñòàâëÿющèõ âõîдíî- ãî èммèòàíñà (чåðåз дîбðîòíîñòь) íà ïåðåдà- точные характеристики ограничителей показа- ны на рис. 6—9. Как видно из рис. 6, паразитная индуктив- ность входного сопротивления LВХ.п и пара- зитное сопротивление RВХ.п íå âëèÿюò íà óðî- вень ограничения. Иммитансная передаточ- ная характеристика R-ограничителя (рис. 6, а) ïðè дîбðîòíîñòè âõîдíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ QR(LВХ.п) = wLВХ.п/RВХ1 = 0,1—0,2 бëèзêà ê идеальной, а L-ограничителя (рис. 6, б) ïðèбëè- жается к идеальной с увеличением QL(RВХ.п). Êàê ñëåдóåò èз ðèñ. 7, ïàðàзèòíîå ñîïðî- тивление RВХ.п.С не влияет на уровень огра- ничения С-ограничителя «снизу» и влияет QC(RВХ.п.С)=∞QC(RВХ.п.С)=0 60 48 36 24 12 0 Im Z В Ы Х , О м 40 80 120 RВХ2, Ом QL(Lп)=0,4 0,3 60 48 36 24 12 0 Im Z В Ы Х , О м 40 80 120 XL.ВХ2, Ом QL(Rп)=∞ 1 0,2 0,05 0 0,75 0,5 0,3 Рис. 8. Влияние на иммитансные передаточные характеристики ограничителей «сверху» паразитных состав- ëÿющèõ îãðàíèчèòåëьíîãî ýëåмåíòà ïðè ðàзëèчíыõ зíàчåíèÿõ дîбðîòíîñòè: а — Lп в R-ограничителе; б — Rп в L-ограничителе а) б) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 2–3 8 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ISSN 2225-5818 на С-ограничитель «сверху». В первом слу- чàå (ðèñ. 7, а) ïðè дîбðîòíîñòè QC(RВХ.п.C)= =1/(wCВХ1RВХ1)>5 иммитансная передаточная характеристика совпадает с идеальной. Во вто- ðîм ñëóчàå (ðèñ. 7, б) ïðè óмåíьшåíèè дîбðîò- ности снижается уровень ограничения и при QC(RВХ.п.C)>2 отклонение уровня ограничения îò èдåàëьíîé êðèâîé ñîñòàâëÿåò íå бîëåå 2%. Влияние паразитных иммитансов на R- и L-ограничители «сверху» можно увидеть из гра- фèêîâ ðèñ. 8. Пðè ðîñòå дîбðîòíîñòè îãðàíè- чительного элемента QR(Lп)=wLп/R2 уровень ограничения R-ограничителя увеличивается, L-ограничителя уменьшается. В первом случае (рис. 8, а) иммитансная передаточная характери- стика при QR(Lп) = 0,1—0,3 îòëèчàåòñÿ îò èдåàëь- íîé íå бîëåå чåм íà 1%, âî âòîðîм (ðèñ. 8, б) — бëèзêà ê èдåàëьíîé ïðè QL(Rп)=wL2/Rп≈∞. Из ïðèâåдåííыõ íà ðèñ. 9 èммèòàíñíыõ ïåðå- даточных характеристик C-ограничителей «сни- зу» и «сверху» видно влияние активного сопро- тивления емкостной утечки Rп.С на уровень огра- íèчåíèÿ — îí óмåíьшàåòñÿ ñ ðîñòîм дîбðîòíîñòè QC(Rп.C)=1/(wC2Rп.C). При QC(Rп.C)=0,2—0,3 отклонения уровня ограничения от идеальной êðèâîé ñîñòàâëÿюò íå бîëåå 3%. Âыводы Òàêèм îбðàзîм, ïðîâåдåííыå èññëåдîâàíèÿ показали, что предложенные пассивные R-, L- и C-îãðàíèчèòåëè ñïîñîбíы îãðàíèчèâàòь иммитанс сверху и снизу. Проведенная оцен- êà âëèÿíèÿ âõîдíыõ ïàðàзèòíыõ ñîñòàâëÿю- щèõ íà èммèòàíñíóю ïåðåдàòîчíóю õàðàêòå- ðèñòèêó îãðàíèчèòåëåé ïîêàзàëà, чòî â бîëь- шèíñòâå ñëóчàåâ îíè íå âëèÿюò íà ðàññмîòðåí- ные устройства, в том числе на R-ограничители «ñâåðõó» ïðè âõîдíîé дîбðîòíîñòè ýëåмåí- та QR(LВХ.п)=0,1—0,2 и на L-ограничители «ñâåðõó» ïðè âыñîêîдîбðîòíыõ âõîдíыõ êîíòó- рах с QL(RВХ.п)>2. Анализ также показал, что для С-ограничителей при входном паразитном èммèòàíñå ñëåдóåò ñòðåмèòьñÿ ê âыñîêîдîбðîò- ным контурам с QС(RВХ.п)>3, à ïðè ïàðàзèò- ном иммитансе ограничительного элемента сле- дóåò ïîдбèðàòь íèзêîдîбðîòíыå êîíòóðы ñ дî- бðîòíîñòью QС(Rп.С)>0,2. Аêòèâíыå ïðåîбðàзîâàòåëè èммèòàíñà è ñðàâ- íèòåëьíóю îцåíêó èõ ïàðàмåòðîâ àâòîðы ïëàíè- ðóюò ïðåдñòàâèòь â ñëåдóющèõ ïóбëèêàцèÿõ. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ 1. Meyer C., Schroder S., De Doncker R. W. Solid- state circuit breakers and current limiters for medium- voltage systems having distributed power systems // IEEE Transactions on Power Electronics.— 2004.— Vol. 19, N 5.— P. 1333—1340. 2. Noe M., Steurer M. High-temperature superconductor fault current limiters: concepts, applications, and development status // Superconductor Science and Technology.— 2007.— Vol. 20, N 3.— P. 15. 3. Êàшêàðîâ А. Рàдèîýëåêòðîííыå êîíñòðóêцèè íà ëю- бîé âêóñ.— Мîñêâà: Эêñмî, 2008. 4. Fernandez E., Beriain A., Solar H. et al. Low power voltage limiter design for a full passive UHF RFID sensor // Proceed. of IEEE 54th Midwest Symposium “Circuit and Systems” (MWSCAS).— Korea, Seoul. — 2011.— 4 p.— DOI: 10.1109/MWSCAS.2011.6026504. 5. Shoucheng Li, Jingpeng Shen, Shan Liu, Ke Lin. A novel voltage limiter circuit for passive RFID tag // Proceed. of IET International Conference “Information Science and Control Engineering 2012” (ICISCE 2012).— China, Shenzhen.— 2012.— 4 p.— DOI:10.1049/cp.2012.2400 6. Takeshima T., Takada M., Shimizu T. et al. Voltage limiters for DRAM’s with substrate-plate-electrode memory cells // IEEE Journal of Solid-State Circuits.— 1988.— Vol. 23, N 1.— P. 48—52.— DOI: 10.1109/4.255 7. Ліщèíñьêà Л. Б., Фіëèíюê М. А. Іміòàíñíà ëîãіêà // Іíфîðмàціéíі òåõíîëîãії òà êîмï’юòåðíà іíжåíåðіÿ.— 2010.— ¹. 2.— C. 25—31. 8. Мàòòåé Ä. Л., Яíã Л., Äжîíñ Е. М. Ò. Фèëьòðы СВЧ, ñîãëàñóющèå цåïè è цåïè ñâÿзè / Пåðåâîд ñ àíãë. ïîд ðåд. Л. В. Аëåêñååâà è Ф. В. Êóшíèðà.— Мîñêâà: Сâÿзь, 1971. 9. Бåíèíã Ф. Оòðèцàòåëьíыå ñîïðîòèâëåíèÿ â ýëåêòðîí- íыõ ñõåмàõ.— Мîñêâà: Сîâ. ðàдèî, 1975. 10. Шкурин Г. П. Справочник по новым радиоизмери- òåëьíым ïðèбîðàм.— Вîåíèздàò, 1966. 11. Middleton W., Valkenburg M. E. V. Reference data for engineers: radio, electronics, computer and communications.— USA: Newnes, 2002. Äата поступления рукописи в редакцию 19.02 2015 г. 60 48 36 24 12 0 Im Z В Ы Х , О м 40 80 120 XС.ВХ1, Ом 60 48 36 24 12 0 Im Z В Ы Х , О м 40 80 120 XС.ВХ2, Ом QС(RпС)=0QС(RпС)=0 0,75 0,5 0,25 0,3 0,75 0,05 0,25 0,3 Рèñ. 9. Вëèÿíèå ïàðàзèòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ îãðàíèчèòåëьíîãî ýëåмåíòà Rп.С на иммитансные передаточные характеристики С-ограничителя «снизу» (а) и «сверху» (б) ïðè ðàзëèчíыõ зíàчåíèÿõ дîбðîòíîñòè а) б) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 2–3 9 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ISSN 2225-5818 N. A. FILINYUK, L. B. LISCHINSKAYA, R. Yu. CHEKHMESTRUK Ukraine, Vinnytsya National Technical University E-mail: chehroma@yandex.ru PASSIVE IMMITANCE LIMITERS The paper presents quadripole R, L, C immittance limiters, in which output immittance to the certain value depends on the input immittance. A classification of immittance limiters is given. Basic parameters are considered: low and high levels of output immittance limiters; low and high values of input immittance, corresponding to low and high levels of limitation, accordingly; range of possible values of output immittance; steepness of immittance limiters; time of wearing-out (or delay); high and low cutoff frequencies; central working frequency; frequency band; relative range of working frequencies; non-linearity coefficient. The authors have designed passive R-, L-, C-limiters with possibility of limitation from above and from below. The influence of the input parasitic immittances on the immittance transfer characteristic is evaluated. In most cases parasite immittance does not influence the considered devices, including R-limiters «from above» with the input quality factor of QR(Linp)=0,1…0,2 and L-limiters «from above» with high-quality input circuits with QL(Rinp)>2. The analysis also shows that high-qualitiy circuits with QС(RinpС)>3 should be used in C-limiters with input parasitic immittances, while at parasitic immittance of the limiting element low-quality circuits with QС(RпС)>0,2 should be selected. Keywords: immittance limiter, transfer characteristic, limitation level. Н. А. ФІЛИНЮК, Л. Б. ЛІЩИНСЬКА, Р. Ю. ЧЕХМЕСТРУК Óêðàїíà, Віííèцьêèé íàціîíàëьíèé òåõíічíèé óíіâåðñèòåò E-mail: chehroma@yandex.ru ПАСИВНІ ОБМЕЖÓВАЧІ ІМІÒАНСÓ Запропоновано R-, L-, C-обмежувачі імітансу у вигляді чотириполюсника, вихідний імітансу якого до певного значення залежить від величини вхідного. Наведено класифікацію обмежувачів імітансу. Обґрунтовано основні параметри. Розроблено пасивні R-, L-, C-обмежувачі з можливістю обмеження імітансу зверху і знизу. Проведено оцінку впливу вхідних паразитних складових імітансу на передат- кову характеристику обмежувачів. Ключові слова: обмежувач імітансу, передаткова характеристика, рівень обмеження. DOI: 10.15222/TKEA2015.2-3.03 UDC 621.37 REFERENCES 1. Meyer C., Schroder S., De Doncker R. W. Solid-state circuit breakers and current limiters for medium-voltage systems having distributed power systems. IEEE Transactions on Power Electronics, 2004, vol. 19, no 5, pp. 1333-1340. 2. Noe M., Steurer M. High-temperature superconductor fault current limiters: concepts, applications, and development status. Superconductor Science and Technology, 2007, vol. 20, no 3, p. 15. 3. Kashkarov A. Radioelektronnye konstruktsii na lyuboi vkus [Radio-electronic design any taste]. Moscow, Eksmo, 2008, 368 p. (Rus) 4. E. Fernández, A. Beriain, H. Solar, A. García-Alonso, R. Berenguer, J. Sosa, J. M. Monzуn, S. García-Alonso, J. A. Montiel-Nelson. Low power voltage limiter design for a full passive UHF RFID sensor. Proceed. of IEEE 54th Midwest Symposium “Circuit and Systems” (MWSCAS). Korea, Seoul, 2011, 4 p. DOI: 10.1109/MWSCAS.2011.6026504. 5. Shoucheng Li, Jingpeng Shen, Shan Liu, Ke Lin. A novel voltage limiter circuit for passive RFID tag. Proceed. of IET International Conference “Information Science and Control Engineering 2012” (ICISCE 2012), China, Shenzhen, 2012, 4 p. DOI:10.1049/cp.2012.2400 6. Takeshima T., Takada M., Shimizu T., Katoh T., Sakamoto M. Voltage limiters for DRAM’s with substrate- plate-electrode memory cells. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 1988, vol. 23, no 1, pp. 48-52. DOI: 10.1109/4.255 7. Lishchins'ka L. B., Filinyuk M. A. [Immittance logic]. Information Technology and Computer Engineering, 2010, no 2, pp. 25-31. (Ukr) 8. Matthaei G., Jones E.M.T., Young L. Microwave Filters, Impedance-Matching Networks and Coupling Structures. Hill, New York, 1964. 9. Bening F. Otritsatel'nye soprotivleniya v elektronnykh skhemakh [Negative resistance in electronic schemes]. Moscow, Sov. radio, 1975, 288 p. 10. Shkurin G. P. Spravochnik po novym radioizmeritel'nym priboram [Handbook on the new radio devices] Voenizdat, 1966, 358 p. 11. Middleton W., Valkenburg M. E. V. Reference data for engineers: radio, electronics, computer and communications. Newnes, Woburn MA, 2002, 1696 p.

Пассивные ограничители иммитанса

Репозитарії

Схожі ресурси