一种负电阻的串并联方法

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

(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

(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。

(7)以串联图2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。

(8)负电阻层次块与负电阻层次块并联时，单个负电阻层次块相同极性端必须连接在一起，即“+”与“+”连接在一起，“-”与“-”连接在一起。多个负电阻层次块的并联并不区分并联负电阻层次块的个数是奇数还是偶数。

(9)以并联图1所示负电阻层次块例，整个负电阻并联层次块首尾两端的“-”端接外部电源的高电势点，“+”端接外部电源的低电势点。整个负电阻层次块并联外部电源后，“+”端再连接接地端。

(10)以并联图2所示负电阻层次块为例，整个负电阻并联层次块首尾两端的“+”端接外部电源的高电势点，“-”端接外部电源的低电势点。整个负电阻层次块并联外部电源后，“-”端再连接接地端。

附图说明

图1为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路1和单个负电阻层次块示意图

图2为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路2和单个负电阻层次块示意图

图3为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路1的偶数个负电阻层次块串联示意图

图4为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路1的奇数个负电阻层次块串联示意图

图5为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路2的偶数个负电阻层次块串联示意图

图6为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路2的奇数个负电阻层次块串联示意图

图7为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路1的多个负电阻层次块并联示意图

图8为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路2的多个负电阻层次块并联示意图

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,并非用于限定发明的范围。

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路1和单个负电阻层次块示意图。将基于运算放大器的负电阻去除接地端，临近运算放大器反相端的输入端标记为“-”，临近运算放大器正相端的输入端标记为“+”，整体封装成单个负电阻层次块。

图2为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路2和单个负电阻层次块示意图。将基于运算放大器的负电阻去除接地端，临近运算放大器反相端的输入端标记为“-”，临近运算放大器正相端的输入端标记为“+”，整体封装成单个负电阻层次块。

图3为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路1的偶数个负电阻层次块串联示意图，电路连接线中间标“……”意味可按前面连接规律继续连接不定数量的负电阻层次块。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。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。图中标圆圈处能接地，但接地端只能连接一处。

图4为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路1的奇数个负电阻层次块串联示意图，电路连接线中间标“……”意味可按前面连接规律继续连接不定数量的负电阻层次块。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。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。图中标圆圈处能接地，但接地端只能连接一处。

图5为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路2的偶数个负电阻层次块串联示意图，电路连接线中间标“……”意味可按前面连接规律继续连接不定数量的负电阻层次块。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。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。图中标圆圈处能接地，但接地端只能连接一处。

图6为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路2的奇数个负电阻层次块串联示意图，电路连接线中间标“……”意味可按前面连接规律继续连接不定数量的负电阻层次块。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。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。图中标圆圈处能接地，但接地端只能连接一处。

图7为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路1的多个负电阻层次块并联示意图，电路连接线中间标“……”意味可按前面连接规律继续连接不定数量的负电阻层次块。整个负电阻并联层次块首尾两端的“-”端接外部电源的高电势点，“+”端接外部电源的低电势点。整个负电阻层次块并联外部电源后，“+”端再连接接地端。

图8为基于运算放大器的负电阻去除接地端的电路2的多个负电阻层次块并联示意图，电路连接线中间标“……”意味可按前面连接规律继续连接不定数量的负电阻层次块。整个负电阻并联层次块首尾两端的“+”端接外部电源的高电势点，“-”端接外部电源的低电势点。整个负电阻层次块并联外部电源后，“-”端再连接接地端。