阅读说明：本技术 浮地负阻值电阻等效电路 (Equivalent circuit of floating negative resistance value resistor ) 是由 余波 于 2020-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了浮地负阻值电阻等效电路,包括差分放大电路、同相比例放大电路、同相比例电压电流转化电路和反向比例电压电流转化电路。目的在于解决现有负阻值电阻等效电路需要一端接地的问题。本发明电路的端口a、b的电气特性等效了负阻值电阻特性,使用时不要求端口a、b接地,可广泛地应用到各种需要负阻值电阻的电路设计场合。(The invention discloses a floating negative resistance value resistance equivalent circuit which comprises a differential amplifying circuit, an in-phase proportional voltage and current converting circuit and a reverse proportional voltage and current converting circuit. The purpose is to solve the problem that the existing negative resistance value resistance equivalent circuit needs one end to be grounded. The electrical characteristics of the ports a and b of the circuit are equivalent to the resistance characteristics of the negative resistance value, the ports a and b are not required to be grounded when the circuit is used, and the circuit can be widely applied to various circuit design occasions needing the resistance of the negative resistance value.)

浮地负阻值电阻等效电路

技术领域

本发明专利涉及等效电路设计领域，具体涉及浮地负阻值电阻等效电路。

背景技术

负阻值电阻是电阻值为负值的一种电阻，是一种有源元件，其伏安特性曲线在二四象限。在工程中不存在像正电阻那样可商用的负阻值电阻单元件。目前，通过负阻值电阻等效电路来实现负阻值电阻的电气特性，并将负阻值电阻等效电路作为负阻值电阻应用到电路设计中。但目前已有的负阻值电阻等效电路由运算放大器和电阻等构成，需要一端接地，限制了等效电路的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种浮地负阻值电阻等效电路，解决现有负阻值电阻等效电路需要一端接地的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：浮地负阻值电阻等效电路，包括差分放大电路、同相比例放大电路、同相比例电压电流转化电路、反向比例电压电流转化电路和电阻R_x；所述差分放大电路包括电流传输器U₁、电流传输器U₄、电阻R₁和电阻R₂，输入端口a与电流传输器U₁的y引脚连接，输入端口b与电流传输器U₄的y引脚连接，所述电流传输器U₁的x引脚与电阻R₁的一端连接，所述电阻R₁的另一端与电流传输器U₄的x引脚连接，所述电流传输器U₁的z引脚与电阻R₂的一端连接，所述电阻R₂的另一端接地；所述同相比例放大电路包括电流传输器U₂、电阻R₃和电阻R_x，所述电流传输器U₂的y引脚与电流传输器U₁的w引脚连接，所述电流传输器U₂的x引脚与电阻R_x的一端连接，所述电阻R_x的另一端接地，所述电流传输器U₂的z引脚与电阻R₃的一端连接，所述电阻R₃的另一端接地；所述同相比例电压电流转化电路包括电流传输器U₃和电阻R₄，所述电流传输器U₃的y引脚与电流传输器U₂的w引脚连接，所述电流传输器U₃的x引脚与电阻R₄的一端连接，所述电阻R₄的另一端接地，所述电流传输器U₃的z引脚与输入端口a连接；反向比例电压电流转化电路包括电流传输器U₅和电阻R₅，所述电流传输器U₂的w引脚与电阻R₅的一端连接，所述电阻R₅的另一端与电流传输器U₅的x引脚连接，所述电流传输器U₅的y引脚接地，所述电流传输器U₅的z引脚与输入端口b连接；所述电流传输器的端口特性为：u_x＝u_y，i_z＝i_x，i_y＝0，u_w＝u_z，u_x、u_y、u_z和u_w分别表示电流传输器的x、y、z和w引脚的电压，i_x、i_y和i_z分别表示电流传输器的x引脚、y引脚和z引脚的电流值。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电流传输器U₁、U₂、U₃、U₄和U₅的型号为AD844；采用本步的有益效果是：AD844是常用的电流反馈运算放大器，工作在无反馈状态时，可直接实现电流传输器的运算功能，具有高宽带、响应快和易于购买的优点。

进一步，所述电阻R₁＝R₂；采用本步的有益效果是：R₁＝R₂时，本发明电路内的差分放大电路的放大倍数为1，方便计算。

进一步，所述R₃＝R₄＝R₅；采用本步的有益效果是：R₃＝R₄＝R₅时，本发明电路内的同相比例电压电流转化电路和反相比例转化电路的比例系数均为1，方便计算。

本发明的有益效果是：在本发明中，浮地负阻值电阻等效电路端口a、b的电气特性等效了负阻值电阻特性，使用时不要求端口a、b接地，可广泛地应用到各种需要负阻值电阻的电路设计场合。

附图说明

图1为本发明的原理图

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，浮地负阻值电阻等效电路，包括差分放大电路、同相比例放大电路、同相比例电压电流转化电路、反向比例电压电流转化电路和电阻R_x；差分放大电路包括电流传输器U₁、电流传输器U₄、电阻R₁和电阻R₂，输入端口a与电流传输器U₁的y引脚连接，输入端口b与电流传输器U₄的y引脚连接，电流传输器U₁的x引脚与电阻R₁的一端连接，电阻R₁的另一端与电流传输器U₄的x引脚连接，电流传输器U₁的z引脚与电阻R₂的一端连接，电阻R₂的另一端接地；同相比例放大电路包括电流传输器U₂、电阻R₃和电阻R_x，电流传输器U₂的y引脚与电流传输器U₁的w引脚连接，电流传输器U₂的x引脚与电阻R_x的一端连接，电阻R_x的另一端接地，电流传输器U₂的z引脚与电阻R₃的一端连接，电阻R₃的另一端接地；同相比例电压电流转化电路包括电流传输器U₃和电阻R₄，电流传输器U₃的y引脚与电流传输器U₂的w引脚连接，电流传输器U₃的x引脚与电阻R₄的一端连接，电阻R₄的另一端接地，电流传输器U₃的z引脚与输入端口a连接；反向比例电压电流转化电路包括电流传输器U₅和电阻R₅，电流传输器U₂的w引脚与电阻R₅的一端连接，电阻R₅的另一端与电流传输器U₅的x引脚连接，电流传输器U₅的y引脚接地，电流传输器U₅的z引脚与输入端口b连接；所述电流传输器的端口特性为：u_x＝u_y，i_z＝i_x，i_y＝0，u_w＝u_z，u_x、u_y、u_z和u_w分别表示电流传输器的x、y、z和w引脚的电压，i_x、i_y和i_z分别表示电流传输器的x引脚、y引脚和z引脚的电流值。

在本发明实施例中，电流传输器U₁、U₂、U₃、U₄和U₅的型号为AD844。

在本发明实施例中，电阻R₁＝R₂。

在本发明实施例中，电阻R₃＝R₄＝R₅。

本发明的工作原理为：

若u_a代表端口a的电压，u_b代表端口b的电压，则浮地负阻值电阻等效电路的输入电压

u_in＝u_a-u_b。 (1)

差分放大电路包括电流传输器U₁、电流传输器U₄、电阻R₁和电阻R₂，依据电流传输器的端口特性得到差分放大电路的输出电压

对于电流传输器U₂，其输出电压

将式(2)带入式(3)可得

由电流传输器的端口特性可知：i_y＝0，则输入电流

i_in＝i_in1+i_in2＝i_in1， (5)

输出电流

i_o＝i_o1+i_o2＝i_o2， (6)

同向比例电压电流转化电路包括电流传输器U₃和电阻R₄，电流

反向比例电压电流转化电路包括电流传输器U₅和电阻R₅，电流

将式(4)带入式(7)可得电流

将式(4)带入式(8)可得电流

因为R₁＝R₂，R₃＝R₄＝R₅，则由式(9)、式(10)可知

由式(11)可知，端口a、b的输入和输出电流相等，且端口a、b间的电阻值

与R_x极性相反，实现了负阻值电阻的等效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。