3. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С АКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Пассивные RCL-четырехполюсники позволяют реализовать практически любую передаточную функцию корректирующего устройства. Достоинство пассивных четырехполюсников — относительно низкая стоимость и высокая надежность. Это обеспечило широкое их применение в системах автоматического регулирования. Однако в последние годы все большее внимание уделяется проблеме использования в качестве корректирующих устройств САР четырехполюсников с активными элементами. Это вызвано, с одной стороны, появлением надежных операционных усилителей в микромодульном и интегральном исполнении, а с другой стороны, недостатками, которые имеются у пассивных RCL-четырехполюсников. Речь идет прежде всего об уменьшении мощности преобразуемого электрического сигнала при его прохождении через пассивный четырехполюсник.
Это уменьшение в большинстве случаев является нежелательным, и для его компенсации в схему корректирующего устройства приходится вводить дополнительный усилитель постоянного тока 
. Если, к тому же, требуемая передаточная функция корректирующего устройства достаточно сложна, то часто прибегают к использованию многокаскадных схем, в которых отдельные относительно простые звенья разделены активными элементами 
. В подобных схемах активные элементы используются лишь для согласования отдельных каскадов или для усиления мощности, в то время как соответствующий подход к синтезу корректирующих четырехполюсников на основе активных элементов не только ликвидирует указанные трудности, но и обеспечивает получение более рациональных схемных решений.
Рис. Х.8. Использование УПТ в корректирующих устройствах: а — в качестве усилителя мощности; б — в качестве согласующего каскада
В настоящее время существует три основных метода синтеза корректирующих четырехполюсников с активными элементами: на основе операционных усилителей, конверторов отрицательного сопротивления и гираторов.
Активные четырехполюсники, получаемые с помощью операционных усилителей.
Высококачественные операционные усилители (ОУ) отличаются очень большим входным (до десятков мегом) и низким выходным (до долей ома) сопротивлением при значении коэффициента усиления (при разомкнутой внешней обратной связи), достигающем сотен тысяч. Эти свойства ОУ позволяют синтезировать на его основе корректирующие четырехполюсники, передаточная функция которых в общем виде может быть записана следующим образом:
На одном ОУ можно реализовать корректирующее устройство, передаточная функция которого имеет два комплексно-сопряженных и один действительный плюс и действительные или комплексносопряженные нули.
При реализации Подобной передаточной функции пассивными элементами приходится использовать индуктивности, что увеличивает размеры и массу этих элементов. В то же время на низких и инфранизких частотах их частотные характеристики значительно отличаются от идеальных. Последнее приводит к ухудшению динамических характеристик систем автоматического регулирования с этими активными четырехполюсниками.
В то же время реализация комплексно-сопряженных нулей легко осуществляется несложными 
-схемами (так называемые Т-образные и двойные Т-образные мосты). Это обстоятельство и определяет методику синтеза активных четырехполюсников на основе ОУ, реализующих передаточную функцию 
с комплексносопряженными полюсами. Если ОУ охватить отрицательной обратной связью, как это показано на рис. 
, то его передаточная функция по напряжению имеет вид
где 
— коэффициент усиления ОУ с разомкнутой обратной связью;
— передаточная функция обратной связи.
Если
то при 
получим
т. е. нули 
стали полюсами 
а полюса — нулями. Если 
реализуется, например, двойным Т-образным мостом, то в 
нетрудно получить два комплексно-сопряженных полюса.
Рис. Х.9. Активный четырехполюсник на основе ОУ: а — структурная схема ОУ с отрицательной обратной связью; б — общая схема корректирующего устройства
Для формирования требуемого числителя передаточной функции 
с частотно-зависимой обратной связью дополняется пассивным RС-четырехполюсником (рис. Х.9, б) с передаточной функцией
Тогда полная передаточная функция имеет вид
Если четырехполюсники в прямой цепи и обратной связи сформированы так, что
то
Таким образом, получена требуемая передаточная функция.
