Nullor - Nullor

Elektronický symbol Nullor (vyvážená verze)

Elektronický symbol Nullor (nevyvážená verze)

A nullor je teoretický dvouportová síť skládající se z a nulátor na jeho vstupu a norátor na svém výstupu.^[1] Nullorové představují ideál zesilovač, mít nekonečno proud, napětí, transkonduktance a transimpedance získat.^[2] Své přenosové parametry jsou všechny nulové, to znamená, že jejich chování vstupu a výstupu je shrnuto pomocí maticové rovnice

{displaystyle {egin {pmatrix} v_ {1} i_ {1} end {pmatrix}} = {egin {pmatrix} 0 & 0 0 & 0end {pmatrix}} {egin {pmatrix} v_ {2} i_ {2} end { pmatrix}}}

v negativní zpětná vazba obvodů, obvod obklopující nullor určuje výstup nulloru takovým způsobem, že vynutí vstup nulloru na nulu.

Vložení nulloru do schématu obvodu ukládá matematická omezení toho, jak se tento obvod musí chovat, což nutí samotný obvod, aby přijal jakákoli opatření potřebná ke splnění podmínek. Například ideální operační zesilovač lze modelovat pomocí nullor,^[3] a učebnicová analýza zpětnovazebního obvodu pomocí ideálního operačního zesilovače využívá matematické podmínky uložené Nullor k analýze obvodu obklopujícího operační zesilovač.

Příklad: napěťově řízený odběr proudu

Obrázek 1: Odběr proudu založený na operačním zesilovači. Protože operační zesilovač je modelován jako nullor, jeho vstupní proměnné jsou nulové bez ohledu na hodnoty jeho výstupních proměnných.

Obrázek 1 ukazuje napěťově řízený odběr proudu.^[4] Dřez je určen k odběru stejného proudu i_VEN bez ohledu na použité napětí PROTI_CC na výstupu. Hodnota odebíraného proudu se nastavuje podle vstupního napětí proti_V. Zde má být dřez analyzován idealizací operačního zesilovače jako nullor.

Použitím vlastností části vstupního nululátoru nulloru je vstupní napětí na vstupních terminálech operačního zesilovače nulové. V důsledku toho je napětí na referenčním rezistoru R_R je aplikované napětí proti_V, takže proud v R_R jednoduše proti_V/R_R. Opět s použitím vlastností nululátoru je vstupní proud do nulloru nulový. Tudíž, Kirchhoffův současný zákon na emitoru poskytuje emitorový proud o proti_V/R_R. Pomocí vlastností výstupní části norátoru nulloru poskytuje nullor jakýkoli proud, který je od něj požadován, bez ohledu na napětí na jeho výstupu. V tomto případě poskytuje základní proud tranzistoru i_B. Takže Kirchhoffův současný zákon aplikovaný na tranzistor jako celek poskytuje výstupní proud protahovaný rezistorem R_C tak jako

{displaystyle i_ {ext {OUT}} = {frac {v_ {ext {IN}}} {R_ {ext {R}}}} - i_ {ext {B}}}

kde základní proud bipolárního tranzistoru i_B je normálně zanedbatelný za předpokladu, že tranzistor zůstane uvnitř aktivní režim. To znamená, že na základě idealizace nulloru je výstupní proud řízen uživatelem použitým vstupním napětím proti_V a výběr designéra pro referenční rezistor R_R.

Účelem tranzistoru v obvodu je snížit část proudu v R_R dodává operační zesilovač. Bez tranzistoru prochází proud R_C bylo by i_VEN = (PROTI_CC − proti_V)/R_C, což narušuje designový cíl nezávislosti i_VEN z PROTI_CC. Další praktická výhoda tranzistoru spočívá v tom, že operační zesilovač musí dodávat pouze malý základní proud tranzistoru, což je nepravděpodobné, že by zdanilo schopnost dodávat proud operačního zesilovače. Pouze skutečné operační zesilovače jsou samozřejmě omezené proudem, nikoli nullorové.

Zbývající variace proudu s napětím PROTI_CC je kvůli Časný účinek, což způsobí změnu β tranzistoru s jeho kolektorovým napětím PROTI_CB podle vztahu β = β₀(1 + PROTI_CB/PROTI_A), kde PROTI_A je takzvané Early voltage. Analýza založená na nullor vede k výstupní odpor tohoto proudu klesá jako R_ven = r_Ó(β + 1) + R_C, kde r_Ó je výstupní odpor tranzistoru s malým signálem daný r_Ó = (PROTI_A + PROTI_CB)/i_ven. Vidět aktuální zrcadlo pro analýzu.

Použití idealizace nulloru umožňuje návrh obvodů kolem operačního zesilovače. Praktickým problémem zůstává návrh operačního zesilovače, který se chová jako nullor.

Reference

^ Název „nullor“ byl zaveden v Carlin. H. J. „Singular network elements“, Tech. Doc. Rept. RADC-TDR-63-511, Polytechnic Inst. Brooklynu, leden 1964; později publikováno v březnu 1964, vydání IEEE Transactions on Circuit Theory, svazek 11, číslo 1, str. 67-72 https://doi.org/10.1109/TCT.1964.1082264.
^ Verhoeven C. J. M .; van Staveren A .; Monna G. L. E .; Kouwenhoven M. H. L .; Yildiz E. (2003). Strukturovaný elektronický design: zesilovače negativní zpětné vazby. Boston / Dordrecht / London: Kluwer Academic. s. 32–34. ISBN 1-4020-7590-1.
^ Verhoeven C. J. M .; van Staveren A .; Monna G. L. E .; Kouwenhoven M. H. L .; Yildiz E. §2.6. ISBN 1-4020-7590-1.
^ Richard R. Spencer, Ghausi M. S. (2003). Úvod do konstrukce elektronických obvodů. Upper Saddle River NJ: Prentice Hall / Pearson Education. str. 226–227. ISBN 0-201-36183-3.

[1] Název „nullor“ byl zaveden v Carlin. H. J. „Singular network elements“, Tech. Doc. Rept. RADC-TDR-63-511, Polytechnic Inst. Brooklynu, leden 1964; později publikováno v březnu 1964, vydání IEEE Transactions on Circuit Theory, svazek 11, číslo 1, str. 67-72 https://doi.org/10.1109/TCT.1964.1082264.

[Verhoeven-2] Verhoeven C. J. M .; van Staveren A .; Monna G. L. E .; Kouwenhoven M. H. L .; Yildiz E. (2003). Strukturovaný elektronický design: zesilovače negativní zpětné vazby. Boston / Dordrecht / London: Kluwer Academic. s. 32–34. ISBN 1-4020-7590-1.

[Verhoeven2-3] Verhoeven C. J. M .; van Staveren A .; Monna G. L. E .; Kouwenhoven M. H. L .; Yildiz E. §2.6. ISBN 1-4020-7590-1.

[Spencer-4] Richard R. Spencer, Ghausi M. S. (2003). Úvod do konstrukce elektronických obvodů. Upper Saddle River NJ: Prentice Hall / Pearson Education. str. 226–227. ISBN 0-201-36183-3.

[1]

[2]

[3]

[4]