專利名稱：有源負(fù)電阻電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電學(xué)類模擬負(fù)電阻電路，具體地說，是涉及一種具有負(fù)電阻特性的電路(以下簡稱負(fù)阻電路)，可用于電力輸送、通信、電子儀器等領(lǐng)域。
負(fù)電阻特性是指端電壓極性與電流極性相反，端電壓絕對(duì)值與電流絕對(duì)值成正比的網(wǎng)絡(luò)特性。US4，873，502，US4，419，638和JP235810分別提出了具有這種特性的電路。US4，873，502利用變壓器用耦合元件，優(yōu)點(diǎn)是電源設(shè)置方便，負(fù)電阻參數(shù)可由變壓器的變比決定，缺點(diǎn)是僅限于交流工作場合，通頻帶較窄。US4，419，638是用晶體管分立元件組成的電路，與外電路直接耦合，不存在上述US4，873，502的缺點(diǎn)，但是，新的缺點(diǎn)是給負(fù)阻電路供電的電源，不能與外電路電源共用，否則，將相互影響靜態(tài)工作點(diǎn);在大功率的場合，很難使用單電源供電，而且端電壓的最大值不能夠大于電源電壓的二分之一，電源利用率較低。JP235810是用運(yùn)算放大器和分立元件混合組成的電路，與上述兩種電路相比的優(yōu)點(diǎn)是線性度好，缺點(diǎn)則與US4，419，638相同，而且由于運(yùn)算放大器的耐壓通常較低，很難適應(yīng)電力輸送場合下的高電壓要求。上述幾種電路的缺點(diǎn)限制了負(fù)電路的應(yīng)用范圍。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種輸出端電壓接近總電源電壓和運(yùn)算放大器耐壓，可單電源供電，能與外電路共地和共用電源的負(fù)阻電路，并保持US4，419，638和JP235810的優(yōu)點(diǎn)。
這一任務(wù)是通過以下措施實(shí)現(xiàn)的1.在JP87235810電路的基礎(chǔ)上增加平衡電路[1]，共模跟隨電路[2]和平衡電阻R4。
2.為了提高大阻值的跟隨精度，增設(shè)A3、A4運(yùn)算放大器并聯(lián)接成跟隨器電路。
3.在A1、A2兩運(yùn)算放大器輸出端分別聯(lián)接互補(bǔ)推挽電路，用以擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)能力。
以下結(jié)合附圖給出部分電路的實(shí)例，并通過這些實(shí)例描述出發(fā)明的細(xì)節(jié)。


圖1實(shí)例提供的是有源負(fù)電阻原理框圖，其中運(yùn)算放大器A1和R1、R2、R3組成的電路與JP235810相同。本發(fā)明的特征在于增加平衡電路[1]，分別聯(lián)接于R1和R2公共端，A1輸出端和共模跟隨電路[2];增加共模跟隨電路[2]，分別聯(lián)接于L1，L2和平衡電路;在A輸出端與端子L2之間串聯(lián)平衡電阻R4。
平衡電路[1]作用是將A、B兩點(diǎn)電位鉗制在分別高于和低于(或低于和高于)，C點(diǎn)電位，A、B兩點(diǎn)電位與C點(diǎn)電位的差值的絕對(duì)值相等。在電路設(shè)計(jì)時(shí)，R1和R4阻值相等，這兩電阻端電壓相同，使得L1，L2兩端子的電位分別高于和低于C點(diǎn)電位，L1、L2兩點(diǎn)電位的中值與C點(diǎn)電位相等。這時(shí)如果將C點(diǎn)電位控制在正負(fù)電源的中值，并以此作參考點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)通過電流時(shí)，L1電位的上升和L2電位的下降或L1電位的下降和L2電位的上升是同時(shí)存在并絕對(duì)值相等。理想情況下，A、B兩點(diǎn)電位可升降至正負(fù)電源值，若R1、R4取值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于等效負(fù)電阻絕對(duì)值，L1、L2的電位分別接近A，B兩點(diǎn)的電位，使得L1、L2兩端電壓可接近正負(fù)單電源值。
共模跟隨電路[2]的作用是將C點(diǎn)電位鉗制在L1、L2兩點(diǎn)電位的中值附近。當(dāng)負(fù)電阻與外電路共用電源或共地(R7、R8公共端接地)聯(lián)接時(shí)，如果L1、L2兩端相對(duì)地點(diǎn)有共模電壓出現(xiàn)，共模跟隨電路[2]將驅(qū)使C點(diǎn)和AB兩點(diǎn)電位隨共模電壓變化。這種變化的效果將使得R1和R4兩端電壓不受共模電壓影響，變化電流極小，網(wǎng)絡(luò)對(duì)外的共模阻抗很大，以提高共模抑制能力。
圖2實(shí)例提供了一種有源負(fù)電阻電路。其中A2、R、R5、R9、R7、R8組成平衡電路，當(dāng)負(fù)阻電路與外電路無共地和共電源聯(lián)接時(shí)，A2的同相輸入端電位是由R7、R8的分壓決定，通常處于正負(fù)電源的中值點(diǎn)。從運(yùn)算放大器的特性可知，同相輸入端與反相輸入端的電位近似相等，輸入電流近似為零。所以，反相輸入端電位與C點(diǎn)相同，R5和R6兩電阻的電流相同，這時(shí)令R5與R6阻值相等，則B點(diǎn)與C點(diǎn)的電位差和A點(diǎn)與C點(diǎn)的電位差絕對(duì)值相同，極性相反，實(shí)現(xiàn)了平衡電位的作用。
共模跟隨電路由R10，R11組成，在設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，這兩電阻的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R7、R8和R9網(wǎng)絡(luò)等效電阻，R10、R11與這一網(wǎng)絡(luò)電阻分壓后，可以在C點(diǎn)得到一個(gè)與L1，L2共模電位接近的電位。實(shí)現(xiàn)共模跟隨。
圖3實(shí)施例提供了一種適合較大阻值的有源負(fù)電阻電路。根據(jù)負(fù)電阻特性，與負(fù)電阻并聯(lián)的電阻值必須大于負(fù)電阻絕對(duì)值，才能保證負(fù)電阻電路工作在線性區(qū)。這就要求圖2電路中的R10、R11兩電阻的串聯(lián)值，大于負(fù)電阻絕對(duì)值，而R10、R11的阻值較大時(shí)，很難保證這兩電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R7、R8、R9網(wǎng)絡(luò)等效電阻的要求。為了解決這一矛盾，采用圖3所示電路結(jié)構(gòu)，用A3，A4運(yùn)算放大器作阻抗變換后驅(qū)動(dòng)R10、R11和電阻網(wǎng)絡(luò)，在這種情況下，負(fù)電阻阻值較大時(shí)，也可以選用較小的R10、R11。
圖4提供的實(shí)施例是一種大功率有源負(fù)電阻電路。其中，A1、A2兩運(yùn)算放大器的輸出端都有互補(bǔ)推挽功放電路，這是因?yàn)橥怆娐返碾娏魍ㄟ^A1，A2兩輸出端構(gòu)成回路，使得兩運(yùn)算放大器都應(yīng)具有較大電流驅(qū)動(dòng)能力。
本發(fā)明與JP235810相比，優(yōu)點(diǎn)是明顯的。引入平衡電路以后，在相同電源電壓和運(yùn)算放大器耐壓情況下，負(fù)電阻額定工作電壓能提高一倍;可以使用單電源供電，在許多場合能帶來方便或降低產(chǎn)品成本;共模抑制能力提高后，能與外電路共用電源或共地聯(lián)接，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，抗干擾能力強(qiáng)。
附圖和圖面說明圖1.有源負(fù)電阻電路原理框2.有源負(fù)電阻電路實(shí)例圖3、大阻值有源負(fù)電阻電路圖4、大功率有源負(fù)電阻電路本發(fā)明的實(shí)例可用于多種場合。在交流電源傳輸線中串聯(lián)有源負(fù)電阻電路后，線路電阻與負(fù)電阻的總阻為二者的差值，如果負(fù)電阻與線路電阻阻值相等，總電阻為零。這時(shí)不論負(fù)載電流大小，都不會(huì)因線路壓降而造成負(fù)載端電壓的波動(dòng)。
在精密穩(wěn)壓電源中設(shè)置有源負(fù)電阻后，適當(dāng)調(diào)節(jié)阻值可補(bǔ)償電源內(nèi)阻和外線路電阻，使精密電源能在較大動(dòng)態(tài)電流下，保持電壓恒定，這種方式比通常使用的四線輸出方式使用更方便。
將有源負(fù)電阻電路做成組件后，可用于電子儀器內(nèi)部，與普通電阻、電容聯(lián)接，能方便地組成雙穩(wěn)態(tài)電路，自激多諧振蕩器，放大器等。
權(quán)利要求
1.一個(gè)由運(yùn)算放大器A1、電阻R1、R2、R3組成的有源負(fù)電阻電路，其特征是R1、R2公共端和A1輸出端之間聯(lián)接有平衡電路[1]；A1輸出端與端面L2之間聯(lián)接有電阻R4；L1、L2兩端面之間并接共模跟隨電路[2]，[1]與[2]連通。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電路，其進(jìn)一步的特征為A2輸出端與R1、R2的公共端連接;同相輸入端通過R9與R7、R8的公共端連接，同相輸入端還連接于R10、R11的公共端;A2反相輸入端通過R5接A1輸出端。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電路，進(jìn)一步的特征為R10的一端接端子L1，另一端接A2同相輸入端和R11，R11的另一端接端子L2。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電路，進(jìn)一步的特征為端子L1接A3同相輸入端，該運(yùn)算放大器反相輸入端與輸出端相連，并接于R10一端;端子L2接A4同相輸入端，該運(yùn)算放大器反相輸入端與輸出端連接，并接于R11的一端。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的電路，進(jìn)一步的特征為R1和R4阻值相等。
6.一種大功率有源負(fù)電阻電路，其特征為A1和A2的輸出端分別接有互補(bǔ)推挽放大器。
全文摘要
由運(yùn)算放大器，電阻和晶體管組成的網(wǎng)絡(luò)，具有負(fù)電阻特性。主要特征是設(shè)置有電壓平衡電路和共模跟隨電路。該電路可單電源供電，額定工作電壓接近電源電壓，能與外電路共用電源和共地聯(lián)接，抗干擾能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)H03H11/52GK1067771SQ9110391
公開日1993年1月6日 申請日期1991年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月14日
發(fā)明者周琨, 李霽紅 申請人:中國人民解放軍第二炮兵第一研究所