§ 4.15. Управляемые источники напряжения (тока).

Управляемый источник напряжения (тока) представляет собой невзаимный четырехполюсник (трехполюсник), выходное напряжение (ток) которого пропорционально входному напряжению (току) этого четырехполюсника, а сам он обладает свойством источника напряжения (ЭДС) (напряжение на его зажимах не зависит от протекающего через него тока) или источника тока (его ток не зависит от нагрузки). Управляемый источник обозначают часто в виде ромба, в котором указана стрелка (если это источник напряжения), либо двойная стрелка (если это источник тока). Рядом записывают управляющую величину, умноженную на некоторый масштабный множитель.

Известны четыре типа идеализированных управляемых источников:

1) источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). Схема его изображена на рис. 4.12, а. Входной ток выходной ток пропорционален входному напряжению: входное и выходное сопротивления бесконечно велики.

Рис. 4.12

Матрица Y ИТУН такова:

2) источник напряжения, управляемый током (ИНУТ). Схема его представлена на рис. 4.12, б. Входное напряжение выходное напряжение пропорционально входному току: входное и выходное сопротивления равны нулю. Его -матрица имеет вид

З) источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН). Схема дана на рис. 4.12, в. Входной ток выходное напряжение пропорционально входному: входное сопротивление бесконечно велико, а выходное равно нулю. Его -матрица такова:

4) источник тока, управляемый током (ИТУТ). Схема изображена на рис. 4.12, г. Входное напряжение входной ток пропорционален входному: входное сопротивление равно нулю, выходное — бесконечности. Матрица -параметров его равна

Каскадное соединение ИНУТ с ИТУН обладает свойством ИТУТ, а каскадное соединение ИТУН с ИНУТ — свойством ИНУН.

Для всех перечисленных управляемых источников выходная величина не влияет на входную, а входная мощность равна нулю, так как входной ток либо входное напряжение равны нулю.

Управляемые источники часто осуществляют на основе операционных усилителей. Так, схема ИНУН на ОУ изображена на рис. 4.9, г, а схема ИТУТ на двух ОУ — на рис. 4.13.

Убедимся, что схема рис. 4.13 обладает свойствами ИТУТ. Воспользуемся обозначениями на этой схеме.

Так как входное напряжение первого ОУ равно нулю, а то и Входной ток первого ОУ входной ток второго ОУ Выходной ток схемы отсюда Выходной ток первого ОУ обозначим Тогда для узла 3 по первому закону Кирхгофа -Так как то

а потенциал точки Входное напряжение второго ОУ равно нулю, поэтому Так как сопротивление между точками 4 и 5 равно сопротивлению между точками 4 и 6, то

Приравняв (а) к (б), определим

Рис. 4.13

Подставим (в) в (а)

Для узла 6, по первому закону Кирхгофа,

Так как пропорционально а выходной ток не зависит от сопротивления нагрузки , то схема (рис. 4.13) по отношению к выходной цепи обладает свойствами источника тока, управляемого током На рис. 4.14, а представлена одна из возможных схем ИНУТ, на рис. 4.14 б — одна из возможных схем ИНУТ, а на рис. 4.14, в — схема конвертора отрицательного сопротивления.

Как имитировать элементы — R, — С, заземленную и незаземленную L, частотно зависимые сопротивления, высокоомные резисторы — [см. приложение Б].

В § 4.14 — 4.15 было принято, что для ОУ за счет того, что Практически же Поэтому при относительно высоких частотах при рассмотрении схем с управляемыми источниками следует учитывать зависимость К от