[发明专利]一种负电阻的串并联方法

说明书

本发明公开了一种基于运算放大器的负电阻的串并联方法。在每个负电阻工作在运算放大器在线性工作区内的前提下，该方法可使多个负电阻在串联时，负电阻总阻值表现为和正电阻一样的串联特性，即串联时负电阻总阻值为单个负电阻阻值的简单相加；该方法可使多个负电阻在并联时，负电阻总阻值表现为和正电阻一样的串联特性，即并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。该方法可使多个负电阻在串并联时，负电阻串并联个数不再局限在两个，可以串联任意个负电阻。该方法着重描述了多个负电阻在串并联时的接地端位置和负电阻的极性连接位置。该方法在电路设计和工程实践中有一定的参考价值，可以用来改善电路输出特性。

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特指一种基于运算放大器的负电阻串并联方法。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

负电阻是一类有源元件，其阻值可视为负数。该元件可以“中和”正电阻，同时在负阻抗缓冲器、高输入阻抗放大器、LC振荡电路以及抵消电路零极点等电路设计方面起到一定的作用。电路运行一段时间后，电阻等电阻器件会发生老化，阻值偏离初始电阻值。在此情况下就需要负电阻的串入抵消误差电阻的影响，但是若继续串入负电阻则会有一定的困难。目前尚不明确多个负电阻的串并联方式，造成了在接续串入或者并入负电阻的困难。为使多个负电阻串并联时表现出和正电阻一样的串并联特性，负电阻独特的串并联方式需要继续研究。

经典电路理论提出了一种基于运算放大器的负电阻，并给出了实现基于运算放大器构建的负电阻的两种电路形式，同时也明确了负电阻的使用条件，即负电阻工作电压必须在运算放大器的线性电压工作区，才能表现为阻值为“负”的特性。但是何种情况下负电阻串并联才能具有和正电阻一样的串并联特性是未知的。明确多个负电阻的串并联连接方式对电路设计和工程实践均有一定的参考价值。

针对多个负电阻串并联，本发明提供了任意个负电阻串并联的方法，使任意数量的负电阻串并联可以表现为和正电阻一样的特性。

发明内容

针对多个负电阻串并联，本发明提供了任意个负电阻串并联的方法，使任意数量的负电阻串并联可以表现为和正电阻一样的特性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

(1)将电路理论中的单个负电阻模块去除接地端后封装成单个负电阻层次块，如图1所示。去除接地端的负电阻电路的输入端口临近运算放大器反相端的位置标记为“-”，输入端口临近运算放大器正相端的输入端标记为“+”。串并联时使用负电阻层次块进行。

(2)负电阻层次块与负电阻层次块串联时，使用单个负电阻层次块进行串联，在整个串联模块的首尾部分连接外部电源端口后，其余相同极性的连接应在一起。即“+”与“+”连接在一起，“-”与“-”连接在一起。

(3)在多个负电阻层次块串联中，必须有接地端，并且只有一个。在多个负电阻串联时，根据串联负电阻的数量的不同，接地端连接的位置也不同；

(4)当串联负电阻层次块个数为偶数时，接地端可连接在任意负电阻层次块连接线之间或者外接电源端口首尾两处的任意一处。从外部电源端口看过去，负电阻总阻值可表现为和正电阻一样的串联特性，即串联时负电阻总阻值为单个负电阻阻值的简单相加，R_总＝R₁+R₂+……+R_n，；

(5)当串联负电阻个数层次块为奇数时，接地端只能连接整个负电阻层次块串联部分的外接电源端口首尾两处的任意一处。从外部电源端口看过去，负电阻总阻值可表现为和正电阻一样的串联特性，即串联时负电阻总阻值为单个负电阻阻值的简单相加，R_总＝R₁+R₂+……+R_n，；

(6)以串联图1负电阻层次块为例，负电阻层次块串联完成后，整个负电阻层次块串联部分首尾两处的“-”端接外部电源的高电势点，“+”端接外部电源的低电势点。