Использование эффекта Миллера для внутрисхемного синтеза переменных R, L и C

Analog Devices AD5291 AD5292

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2019

Stephen Woodward

EDN

Эффект Миллера, впервые описанный сто лет назад, проявляется в том, что импедансы, подключенные между входом и выходом усилителя напряжения, отражаются во входной импеданс усилителя, масштабируясь пропорционально его коэффициенту усиления. Хотя вначале он рассматривался только как нежелательный умножитель паразитной емкости, ограничивающий полосу пропускания и устойчивость, этот эффект был включен и в список полезных топологий, таких как аналоговые интеграторы Миллера в схемах развертки осциллографов.

Эффект Миллера масштабирует импеданс элементов обратной связи в соответствии с установленным усилением.
Рисунок 1. Эффект Миллера масштабирует импеданс элементов обратной
связи в соответствии с установленным усилением.

В этой статье предлагается еще один оригинальный способ его использования, основанный на том факте, что если коэффициент усиления усилителя (A) сделать переменным, то отраженный импеданс Миллера (ZM) или реактивная проводимость (YM) также будут переменными (Рисунок 1).

В частности, обратите внимание на интересный эффект, который заключается в том, что диапазон коэффициента усиления A включает в себя A = +1, и, следовательно, (1 – A) = (1 – 1) = 0, что заставляет ZM (то есть, LM или RM) стремиться (теоретически) к бесконечности, а YM (CM) – к нулю.

Практическая реализация схемы синтеза компонента с эффектом Миллера представлена на Рисунке 2.

Пример схемы Миллера с переменным усилением.
Рисунок 2. Пример схемы Миллера с переменным усилением.

Элемент для регулировки усиления – простой аналоговый потенциометр, прецизионный многооборотный потенциометр или показанный на схеме цифровой потенциометр – выбирается в соответствии с требованиями к конкретному приложению. При выборе усилителей A1 и A2 следует учитывать необходимую полосу пропускания, диапазон рабочих напряжений и величину тока нагрузки. Отношение R2/R1 определяет диапазон регулировки усиления (от +1 до –R2/R1). Например, при показанных на схеме компонентах (10-разрядный цифровой потенциометр AD5292-20, R1 = R2), при емкости опорного конденсатора YREF ~ 0.5 мкФ и при J1, подключенном к земле, можно синтезировать емкость YM практически от нуля (от единиц пФ) до 1.0 мкФ с шагом примерно 1 нФ (фактически 977 пФ):

Получившаяся схема полезна при создании прототипов, тестировании, постпроизводственной подстройке, регулировке и калибровке.

Однако читатель заметит очевидное ограничение. Синтезированное реактивное сопротивление имеет только один активный вывод, а другой неявно заземлен. Это создает проблемы во многих потенциальных приложениях, однако решение для случая, когда требуется доступ к обоим выводам, существует (Рисунок 3).

Топологии с одним и двумя выводами.
Рисунок 3. Топологии с одним и двумя выводами.

В нем используется то обстоятельство, что при перекрестном соединении J1/J2 между двумя идентичными схемами Миллера (обе с одинаковыми опорными реактивными сопротивлениями и одинаковыми положениями движков потенциометров) на синтезированном реактивном сопротивлении возникает дифференциальный сигнал, одинаковый для каждого вывода. Таким образом, усилители Миллера в обеих схемах вычитают сигнал, появляющийся на противоположном выводе, эффективно синтезируя плавающий двухвыводной компонент.

Материалы по теме

  1. Datasheet Analog Devices AD5291/AD5292

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Synthesize variable in-circuit Rs, Ls, and Cs

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

AD5291 Купить ЦенаКупить AD5291 на РадиоЛоцман.Цены — от 210 до 972
25 предложений от 16 поставщиков
256-/1024-Position, DigiPOT+ Potentiometers with Maximum ?±1% R-Tolerance Error and 20-TP Memory
ЭИК
Россия
AD5291BRUZ-20
Analog Devices
от 210 ₽
Элитан
Россия
AD5291BRUZ-20
Analog Devices
270 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
AD5291BRUZ-20
Analog Devices
281 ₽
Зенер
Россия и страны ТС
AD5291BRUZ-20
Analog Devices
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя