4.3. Структура третья
На рис. 41 изображена схема с соединительным элементом в виде параллельного включения R и C. Функция передачи такой цепи имеет нуль и полюс на действительной оси, причем частота полюса выше частоты нуля.
Рис. 41. Цепь с соединительными R, C элементами
Для наглядности на рис. 42, а построены асимптотические АЧХ для нуля и для полюса отдельно. Начиная с частоты нуля fz коэффициент передачи увеличивается с наклоном +6 дБ/окт. После частоты полюса fp действуют две асимптоты: одна с наклоном +6 дБ/окт., а другая – с наклоном –6 дБ/окт. и компенсирует влияние первой. В результате (рис. 42, б) общая АЧХ имеет три асимптоты: до fZ – горизонтальная асимптота, затем в интервале частот fz...fp асимптота имеет наклон +6 дБ/окт., далее – снова горизонтальная асимптота.
Рис. 42, а. Формирование АЧХ структуры рис. 41
Рис. 42, б. АЧХ структуры рис. 41
ФЧХ формируется в левой части графика (рис. 43) асимптотической ФЧХ для нуля с наклоном +45°/дел., а в правой – для полюса с наклоном –45°/дел. В зависимости от значений частот нуля и полюса горизонтальная асимптота в средней части характеристики может занимать больший или меньший диапазон частот или вообще отсутствовать.
Рис. 43. ФЧХ структуры рис. 41
Эта структура может отображать влияние блокирующего конденсатора.
4.4. Структура четвертая
На рис. 44 изображена схема с идеальным активным четырехполюсником ИНУН, вход и выход которого соединяет проходная емкость. Естественно, усилительный элемент должен поворачивать фазу сигнала на 180°, в противном случае возникает положительная обратная связь, при которой эта схема не может функционировать в качестве усилителя.
Рис. 44. Цепь с зависимым источником напряжения и проходной емкостью
Функция передачи такой цепи характеризуется коэффициентом усиления ИНУН и полюсом на действительной оси. Вид АЧХ (рис. 45) будет напоминать АЧХ интегрирующей цепи (рис. 36, б).
Рис. 45. АЧХ структуры рис. 44
Важное отличие заключается в том, что согласно передаточной функции эффект действия проходной емкости на входе усилителя будет увеличиваться усилителем в (1 + μ) раз. Частота полюса уменьшится во столько же раз по сравнению с пассивным интегральным звеном. Эффект увеличения проходной емкости, был обнаружен в 1911 г. [7], и сегодня он известен в литературе как эффект Миллера [8, 9].
ФЧХ формируется полюсом на действительной оси, однако общий фазовый сдвиг включает в себя еще поворот фазы на 180° от усилительного элемента (рис. 46 – нижняя характеристика).
Рис. 46. ФЧХ структуры рис. 44
В учебной литературе обычно говорится о фазовом сдвиге только от действия проходной емкости. Тогда изображают нормированную ФЧХ.
4.5. Структура пятая
На рис. 47 показана схема с проходной емкостью, но уже в усилителе, выход которого характеризуется источником тока, т. е. на ИТУН. В этом случае на вход должна пересчитываться не только емкость, но и сопротивление нагрузки. Важной особенностью того, что применен источник тока, является прохождение части сигнала в нагрузку через проходную емкость непосредственно. Возникают два пути прохождения сигнала: основной путь через ИТУН с усилением и поворотом фазы и путь через проходную емкость. Функция передачи содержит полюс и нуль на действительной оси, причем нуль оказывается в правой полуплоскости, о чем свидетельствует знак «–» в скобках числителя. Такие цепи классифицируются как неминимально-фазовые.
Рис. 47. Цепь с зависимым источником тока и проходной емкостью
Вид АЧХ показан на рис. 48. Неминимально-фазовый характер цепи на модуль передачи не влияет. На графике АЧХ три асимптоты, как результат сложения асимптот для полюса и нуля.
ФЧХ формируется полюсом и нулем. ФЧХ нуля в правой полуплоскости соответствует ФЧХ полюса в левой полуплоскости. Таким образом, ФЧХ (рис. 49) определяется двумя полюсами (верхние характеристики). Суммарный фазовый сдвиг достигает –180°, как показано на рис. 48. ФЧХ также можно нормировать.
Рис. 48. АЧХ структуры рис. 47
Рис. 49. ФЧХ структуры рис. 47