- O documento discute vários métodos para simular impedâncias elétricas ativas, como giradores, conversores de impedância generalizados, e circuitos com resistores e capacitores negativos dependentes da frequência.
- Inclui detalhes sobre como giradores podem ser usados para simular indutores e capacitores, e como conversores de impedância negativa permitem implementar indutores e capacitores negativos.
- Explica que resistores de realimentação de alto valor podem ser implementados usando circuitos ativos com baixos valores de resist
Simulação de impedância com giradores e conversores
1. Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Engenharia Elétrica e Informática
Departamento de Engenharia Elétrica
Filtros Elétricos
Turma 1 – 2015.1
Simulação de
Impedância
Aluno: Arthur Luiz Alves de Araujo (110210231)
Cybelle Belem Gonçalves (109210174)
2. Sumário
• Introdução
• Giradores ou Conversor Geral de Impedância (GIC) Antoniou
• Simulador de indutância com giradores
• Resistência negativa dependente da frequência
• Capacitor com giradores
• Resistor de Realimentação de valor elevado
• Conversor de impedância negativa (NIC)
• Conversor de impedância RIORDAN
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3. Introdução
• Busca de valores elevados de resistência, apesar de ser barato
pode não ter no laboratório
• Necessidade de valores elevados de indutância e dificuldade
em encontrar valores comerciais
• Diminuir o efeito da impedância de saída da fonte colocando
resistores negativos
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4. Giradores
• Os principais circuitos simuladores de impedância são os
giradores
• A impedância de circuito aberto de um girador ideal sem carga
é dado por:
Z11 = Z22 = 0, Z12 = -r, Z21 = r
𝑍 =
0 −𝑟
𝑟 0
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6. Giradores
• Sabendo que a impedância de entrada é dada por
• Zin = Z11 −
Z12
Z21
Z22
+Z 𝐿
, em que ZL é a carga
• Zin = 0 −
r(−r)
0 + Z 𝐿
• Zin = 0 −
r(−r)
0 +1/SC
• Zin = −𝑟2SC
• Assim temos uma impedância de entrada com r²C Henry
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14. Giradores
• Analisando o nó C:
• A impedância de entrada
resultante:
• Caso se faça Z2 como um capacitor C e o restante como
resistores:
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15. Giradores
• Esse circuito girador de Riordan permite a realização de um
indutor RC ativo aterrado
• Para se obter indutores flutuantes é necessária a associação
de dois giradores. O quesito sensibilidade é relevante
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16. Resistor de Realimentação
de Valor Elevado
• Com este circuito é possível realizar um amplificador com
alto ganho com resistores de menor valor
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21. Conversor de Impedância
Negativa (NIC)
• A estabilidade deste circuito, porém, depende de um
fator. Se analisado em DC, a posição das entradas
positiva e negativa afetarão a estabilidade.
• Se , a realimentação negativa em DC
será predominante e o terminal de saída ficará
polarizado na região ativa
• Se , a realimentação positiva
prevalece e o terminal de saída do amplificador ficará na
região de saturação, impossibilitando seu uso
• Uma representação do equivalente para a análise DC é
constituído do NIC associado a um resistor Rx que
representa a resistência equivalente vista por ele
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22. Conversor de Impedância
Negativa (NIC)
• De acordo com a resistência Rx, deve-se trocar os
terminais negativo e positivo para garantir que a maior
tensão em módulo esteja conectada ao terminal negativo
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23. Conversor de Impedância
Negativa (NIC)
• O valor crítico de Rx é calculado para quando temos
tensões iguais em ambos os terminais, e seu valor é igual
ao módulo da resistência negativa implementada
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24. Conversor de Impedância
Negativa (NIC)
• Com essa configuração é possível implementar um
indutor negativo, utilizando um capacitor conectado à
entrada positiva
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27. FDNR
• Resistência Negativa Dependente da Frequência (FDNR)
• Os circuitos anteriores para obtenção de impedância negativa
são ferramentas importantes caso se deseje eliminar as
indutâncias utilizando FDNR
• Para a obtenção do circuito equivalente RC ativo, sem
modificação da função de transferência de tensão, é obtida
pelo escalonamento dos elementos por K/s
•
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28. FDNR
• Com a multiplicação de cada elemento pelo fator de escala, o
resistor será representado por um capacitor, o indutor por um
resistor e o capacitor pela resistência negativa dependente da
frequência
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29. FDNR
• O elemento FDNR é representado por pelo símbolo:
• E seu valor para s=jω:
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31. Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Engenharia Elétrica e Informática
Departamento de Engenharia Elétrica
Arquiteturas Avançadas para Computação
Turma 1 – 2015.1
Obrigado pela atenção!
Arthur Luiz Alves de Araujo
Cybelle Belém Gonçalves