5.7. Активные четырехполюсники

Невзаимные четырехполюсники отличаются рядом замечательных свойств, отсутствующих у взаимных четырехполюсников, в частности некоторые из них обладают усилением по мощности, т.е. мощность, отдаваемая таким четырехполюсником в нагрузку, может превышать мощность, потребляемую им от внешнего источника. Разумеется, при этом не происходит нарушения закона сохранения энергии, так как дополнительная энергия, отдаваемая в нагрузку, потребляется четырехполюсником от внутренних, т.е. входящих в его состав источников энергии. Четырехполюсники, обладающие усилением по мощности, называются усилителями. Функционирование многих типов усилителей основано на применении нелинейных управляемых резистивных элементов (транзисторов), в связи с чем эти элементы обычно называют усилительными.

Любой невзаимный четырехполюсник можно представить в виде соединения идеализированных пассивных элементов и одного или нескольких идеализированных невзаимных элементов (идеализированных усилительных элементов). Наиболее известными идеализированными невзаимными элементами являются:

- линейно управляемые источники тока и напряжения;

- идеальные усилители напряжения и тока;

- идеальные операционные усилители;

- идеальные преобразователи сопротивления.

Линейно управляемые источники тока и напряжения Источник напряжения, управляемый напряжением (инун)

Напряжение на выходе такого источника (рис. 5.14) прямо пропорционально напряжению на входе, а входной ток равен нулю: (5.23)
	Рис. 5.14

Коэффициент управления источником является в данном случае безразмерной комплексной величиной и имеет физический смысл комплексного коэффициента передачи четырехполюсника по напряжению. Используя основные уравнения ИНУН (5.23), находим матрицы егои- параметров:

(5.24)

Матриц -,- и- параметров ИНУН не существует.

Подставляя значения - параметров ИНУН в выражение (5.21), устанавливаем, что его входное сопротивление со стороны зажимов при любой нагрузке со стороны зажимов бесконечно велико (случай короткого замыкания на выходе ИНУН исключается из рассмотрения), а выходное сопротивление (входное сопротивление со стороны зажимов ) при любой нагрузке со стороны зажимов равно нулю.

Мощность , потребляемая ИНУН от источника, подключенного к зажимам, равна нулю, а мощность , отдаваемая в нагрузку приимеет конечное значение, поэтому ИНУН является активным четырехполюсником и обладает бесконечно большим усилением по мощности:.

Величина называется коэффициентом усиления по мощности.

Источник напряжения, управляемый током (инут)

Напряжение на выходе такого источника (рис. 5.15) пропорционально входному току, а напряжение на входе равно нулю: (5.25)
	Рис. 5.15

Коэффициент управления источником имеет в данном случае смысл комплексного передаточного сопротивления и измеряется в омах.

Используя основные уравнения ИНУТ (5.25), находим матрицы его - и- параметров:

(5.26)

Матриц -,- и- параметров ИНУТ не существует.

Подставляя выражения (5.26) в (5.21) и (5.22), нетрудно убедиться, что входное и выходное сопротивления ИНУТ равны нулю.