12.7. ЦИРКУЛЯТОР

Циркулятор представляет собой схему с тремя или более входами, символически изображенную на рис. 12.33. Она характеризуется тем, что приложенный к одному из входов сигнал будет проходить по циркулятору в направлении, указанном стрелкой. На свободном входе сигнал будет идентичен входному, а при закороченном знак напряжения изменится на противоположный. Наконец, если к входу подключен резистор второй конец которого заземлен, то на нем будет получено напряжение, пропорциональное входному сигналу. В последнем случае входной сигнал не будет проходить на последующие входы.

Рис. 12.33. Изображение циркулятора.

Схема, обладающая указанными свойствами, изображена на рис. 12.34 [12.4]. Она состоит из трех каскадов, один из которых отдельно изображен на рис. 12.35. Сначала исследуем принцип действия отдельного каскада. Пусть вход 1 не нагружен. При этом следовательно, Тогда ток по сопротивлению отрицательной обратной связи течь не будет и

Замкнем вход 1 нулевым сопротивлением. Тогда и схема будет работать как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления, равным этом случае

Подключим ко входу 1 сопротивление Теперь схема будет работать как блок вычитания двух одинаковых напряжений . В этом случае

Положив напряжение равным нулю и подав на вход 1 напряжение получим на выходе схемы, представляющей собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления напряжение

Теперь достаточно просто можно понять, как работает схема на рис. 12.34. Пусть на вход 1 подано напряжение вход 2 нагружен на заземленное сопротивление а вход 3 не нагружен. Как уже было показано для отдельного каскада, и в этом случае выходное напряжение операционного усилителя будет равно нулю. Операционный усилитель поскольку он не нагружен, имеет коэффициент усиления, равный 1, а его выходное напряжение равно нулю. Операционный усилитель работает в режиме электрометрического усилителя с коэффициентом усиления, равным 2. Следовательно, его выходное напряжение равно На входе 2, нагруженном сопротивлением будет половина этого напряжения, т. е. Другие случаи работы циркулятора можно исследовать аналогично.

Для получения соотношений между токами и напряжениями циркулятора воспользуемся правилом узлов для

Рис. 12.34. Схема реализации циркулятора.

и N-входов операционных усилителей:

Исключив из этих уравнений потенциалы от до получим

Из этих уравнений видно, что схема циркулятора может быть также реализована с использованием трех управляемых напряжением источников тока с разностными входами (рис. 12.36).

Рис. 12.35. Схема одного каскада циркулятора.

Подходящая для данного случая схема источника тока была приведена на рис. 12.17.

Одиниз возможных вариантов применения циркулятора показан на рис. 12.37. В данном случае он используется как активная схема для двухпроводного телефона. Схема состоит из трехвходового циркулятора, ко всем входам которого подключены одинаковые нагрузки сопротивлением Сигнал, поступающий с микрофона, проходит на коммутатор и не попадает в наушник. Идущий с коммутатора сигнал поступает в наушник и не попадает в микрофон. Переходное затухание главным образом зависит от того, насколько близки значения сопротивлений нагрузки, подключенной ко входам циркулятора.

Рис. 12.36. Эквивалентная схема реализации циркулятора на источниках тока, управляемых напряжением.

Рис. 12.37. Применение циркулятора в двухпроводном телефоне.