[發(fā)明專利]一種負(fù)電阻的串并聯(lián)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110250438.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113014226A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李穎弢;霍顯杰;崔滕虎;王方聰;田力學(xué);李永剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號(hào): H03H11/28
• 分類號(hào): H03H11/28
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于運(yùn)算放大器的負(fù)電阻的串并聯(lián)方法。在每個(gè)負(fù)電阻工作在運(yùn)算放大器在線性工作區(qū)內(nèi)的前提下，該方法可使多個(gè)負(fù)電阻在串聯(lián)時(shí)，負(fù)電阻總阻值表現(xiàn)為和正電阻一樣的串聯(lián)特性，即串聯(lián)時(shí)負(fù)電阻總阻值為單個(gè)負(fù)電阻阻值的簡(jiǎn)單相加；該方法可使多個(gè)負(fù)電阻在并聯(lián)時(shí)，負(fù)電阻總阻值表現(xiàn)為和正電阻一樣的串聯(lián)特性，即并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。該方法可使多個(gè)負(fù)電阻在串并聯(lián)時(shí)，負(fù)電阻串并聯(lián)個(gè)數(shù)不再局限在兩個(gè)，可以串聯(lián)任意個(gè)負(fù)電阻。該方法著重描述了多個(gè)負(fù)電阻在串并聯(lián)時(shí)的接地端位置和負(fù)電阻的極性連接位置。該方法在電路設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐中有一定的參考價(jià)值，可以用來(lái)改善電路輸出特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特指一種基于運(yùn)算放大器的負(fù)電阻串并聯(lián)方法。可用于電子信息工程、控制工程和電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

負(fù)電阻是一類有源元件，其阻值可視為負(fù)數(shù)。該元件可以“中和”正電阻，同時(shí)在負(fù)阻抗緩沖器、高輸入阻抗放大器、LC振蕩電路以及抵消電路零極點(diǎn)等電路設(shè)計(jì)方面起到一定的作用。電路運(yùn)行一段時(shí)間后，電阻等電阻器件會(huì)發(fā)生老化，阻值偏離初始電阻值。在此情況下就需要負(fù)電阻的串入抵消誤差電阻的影響，但是若繼續(xù)串入負(fù)電阻則會(huì)有一定的困難。目前尚不明確多個(gè)負(fù)電阻的串并聯(lián)方式，造成了在接續(xù)串入或者并入負(fù)電阻的困難。為使多個(gè)負(fù)電阻串并聯(lián)時(shí)表現(xiàn)出和正電阻一樣的串并聯(lián)特性，負(fù)電阻獨(dú)特的串并聯(lián)方式需要繼續(xù)研究。

經(jīng)典電路理論提出了一種基于運(yùn)算放大器的負(fù)電阻，并給出了實(shí)現(xiàn)基于運(yùn)算放大器構(gòu)建的負(fù)電阻的兩種電路形式，同時(shí)也明確了負(fù)電阻的使用條件，即負(fù)電阻工作電壓必須在運(yùn)算放大器的線性電壓工作區(qū)，才能表現(xiàn)為阻值為“負(fù)”的特性。但是何種情況下負(fù)電阻串并聯(lián)才能具有和正電阻一樣的串并聯(lián)特性是未知的。明確多個(gè)負(fù)電阻的串并聯(lián)連接方式對(duì)電路設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐均有一定的參考價(jià)值。

針對(duì)多個(gè)負(fù)電阻串并聯(lián)，本發(fā)明提供了任意個(gè)負(fù)電阻串并聯(lián)的方法，使任意數(shù)量的負(fù)電阻串并聯(lián)可以表現(xiàn)為和正電阻一樣的特性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)多個(gè)負(fù)電阻串并聯(lián)，本發(fā)明提供了任意個(gè)負(fù)電阻串并聯(lián)的方法，使任意數(shù)量的負(fù)電阻串并聯(lián)可以表現(xiàn)為和正電阻一樣的特性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

(1)將電路理論中的單個(gè)負(fù)電阻模塊去除接地端后封裝成單個(gè)負(fù)電阻層次塊，如圖1所示。去除接地端的負(fù)電阻電路的輸入端口臨近運(yùn)算放大器反相端的位置標(biāo)記為“-”，輸入端口臨近運(yùn)算放大器正相端的輸入端標(biāo)記為“+”。串并聯(lián)時(shí)使用負(fù)電阻層次塊進(jìn)行。

(2)負(fù)電阻層次塊與負(fù)電阻層次塊串聯(lián)時(shí)，使用單個(gè)負(fù)電阻層次塊進(jìn)行串聯(lián)，在整個(gè)串聯(lián)模塊的首尾部分連接外部電源端口后，其余相同極性的連接應(yīng)在一起。即“+”與“+”連接在一起，“-”與“-”連接在一起。

(3)在多個(gè)負(fù)電阻層次塊串聯(lián)中，必須有接地端，并且只有一個(gè)。在多個(gè)負(fù)電阻串聯(lián)時(shí)，根據(jù)串聯(lián)負(fù)電阻的數(shù)量的不同，接地端連接的位置也不同；

(4)當(dāng)串聯(lián)負(fù)電阻層次塊個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，接地端可連接在任意負(fù)電阻層次塊連接線之間或者外接電源端口首尾兩處的任意一處。從外部電源端口看過(guò)去，負(fù)電阻總阻值可表現(xiàn)為和正電阻一樣的串聯(lián)特性，即串聯(lián)時(shí)負(fù)電阻總阻值為單個(gè)負(fù)電阻阻值的簡(jiǎn)單相加，R_總＝R₁+R₂+……+R_n，；

(5)當(dāng)串聯(lián)負(fù)電阻個(gè)數(shù)層次塊為奇數(shù)時(shí)，接地端只能連接整個(gè)負(fù)電阻層次塊串聯(lián)部分的外接電源端口首尾兩處的任意一處。從外部電源端口看過(guò)去，負(fù)電阻總阻值可表現(xiàn)為和正電阻一樣的串聯(lián)特性，即串聯(lián)時(shí)負(fù)電阻總阻值為單個(gè)負(fù)電阻阻值的簡(jiǎn)單相加，R_總＝R₁+R₂+……+R_n，；

(6)以串聯(lián)圖1負(fù)電阻層次塊為例，負(fù)電阻層次塊串聯(lián)完成后，整個(gè)負(fù)電阻層次塊串聯(lián)部分首尾兩處的“-”端接外部電源的高電勢(shì)點(diǎn)，“+”端接外部電源的低電勢(shì)點(diǎn)。