[发明专利]一种阻值可变的负电阻电路

说明书

本发明公开了一种阻值可变的负电阻电路，包括VCVS、CVCS和若干电阻，整体可等效为一个负电阻，并且通过改变VCVS、CCCS的增益可以改变阻值。该电路具有电压工作范围宽、阻值变化范围广等优势，具有以下优点：a、负电阻阻值的可调范围宽，范围可从0到‑∞，需要调节负电阻阻值时，首先调节α大小即可；b、负电阻阻值调节灵活，当所需α较大时，可以调节R2适当改变灵敏度，即可使用相对较小的α值进行实现；c、负电阻阻值的精度较高，在α确定的条件下，通过调节β，可使负电阻阻值缓慢地到达所需精度；d、无工作电压的限制，相较于运算放大器构建的电路，本电路可在任意工作电压下运行，无运算放大器必须工作在线性电压区的限制。

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种具有负电阻特性的阻值可变的负电阻电路，可用于电子信息工程、控制工程和电路设计等领域。

背景技术

经典电路理论提出了一种基于运算放大器的负电阻构建方法，这个方法可以等效实现负电阻，但是必须工作在运算放大器的线性电压工作区，如果工作电压不在线性电压工作区，则视为一个阻值确定的普通电阻，这样子就为负电阻的使用带来了一定的局限性。基于运算放大器构建的经典负电阻电路，由于受到运算放大器输出电流的限制，负电阻阻值的调节范围也会有一定的局限性。因此需要寻找大范围阻值的负电阻的构建方法。目前，出现了基于有机半导体材料构建的负电阻，但是这一类负电阻在制造时对工艺和材料的选取有着较高的要求，造价较高。针对以上基于运算放大器的负电阻电路存在的一些缺点，需要设计一种工作电压不受限，负电阻阻值任意可变的负电阻电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种阻值可变的负电阻电路，本发明拓展了负电阻阻值的阻值范围和工作电压范围，同时使用了现有的一些元件进行构建，便于缩小体积，可集成在电路中。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案。

一种阻值可变的负电阻电路，具体如下：包括电流控制的电流源CCCS、电压控制的电压源VCVS、分流电阻R1、调节灵敏度电阻R2，所述电路包括设有第1脚、第2脚和第3脚，第1脚和第3脚之间接分流电阻R1，第1脚接高电势点，第3脚接低电势点；第1脚和第2脚之间接电流控制的电流源CCCS，电流控制的电流源CCCS电流I方向为从第1脚到第2脚；第1脚与第2脚串接一个可变电阻R2作为灵敏度调节电阻，可变电阻R2与电流控制的电流源CCCS形成并联；第2脚与第3脚接电压控制的电压源VCVS，其中第2脚为电压控制的电压源VCVS的低电势点，第3脚为电压控制的电压源VCVS的高电势点，电压控制的电压源VCVS的控制电压为第1脚与第3脚的电势差；第1脚与第3脚再接入外部电路，第1脚接高电势，第3脚接低电势点。

所述电流控制的电流源CCCS的控制电流为外部端口流入第1脚高电势点的电流i，电流控制的电流源CCCS所在支路电流为控制电流放大α倍输出的电流，即电流控制的电流源CCCS电流I为αi，α为电流控制的电流源CCCS的增益，则i的大小即可控制I的大小。

所述电压控制的电压源VCVS端口电压为控制电压，电压控制的电压源VCVS所在的支路电压为控制电压放大β倍的电压。

该电阻为阻值可变的负电阻，根据基尔霍夫定律和戴维南定理可得：

i＝i₁+i₂+αi

u＝i₂R₁

u+βu＝i₁R₂

综合上述公式可得：

(α为电流控制电流源的增益，β为电压控制电压源的增益)

当1-α0时，可表现为一个负电阻；当1-α0时，可表现为一个正电阻。