一种负N平方阻抗变换器制造技术

本发明专利技术提出一种负N平方阻抗变换器。包括多个运算放大器和多个电阻，其中，每一个运算放大器均搭配两个电阻，共组成多个电流控制电流源，或者共组成多个电压控制电压源，或者共组成数量相等的电流控制电流源和电压控制电压源；电流控制电流源和电压控制电压源通过级联，实现负N平方阻抗变换器。本发明专利技术不仅适用直流电路，而且适用正弦电流电路，能够实现更高级别的负阻抗变换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电气信息
，具体涉及一种负N平方阻抗变换器。
技术介绍
负阻抗变换器NIC(NegativeImpedanceConverter)是能将一个阻抗(或元件参数)按一定比例进行变换并改变其符号的一种四端网络(或称二端口网络)。负阻抗变换器，作为一种非常有用的有源元件，已经广泛应用于各种功能的电子电路中。根据输入电压和输入电流与输出电压和输出电流的相互关系，负阻抗变换器可分为电流反向型(CNIC)和电压反向型(VNIC)两种，从现有的电网络理论教科书以及公开发表的论文可知，通过运算放大器和电阻等器件，能够实现变比为k的负阻抗变换器。电流反向型负阻抗变换器(CNIC)仅仅改变电流(包括方向和数值)，电压不变；电压反向型负阻抗变换器(VNIC)仅仅改变电压(包括方向和数值)，电流不变。这两种电路是最基本形式，但形式单一，不能够实现更高级别的负阻抗变换。在工程实际中，需要负N平方阻抗变换器，实现更大的阻抗变换，显然，单纯依靠电流反向型负阻抗变换器(CNIC)就大大超出运算放大器电流的额定值，很难实现；同样，单纯依靠电压反向型负阻抗变换器(VNIC)就大大超出运算放大器电压的额定值，也很难实现。
技术实现思路
本专利技术提出一种负N平方阻抗变换器，由运算放大器和两个电阻分别构成电流控制电流源与电压控制电压源，然后通过两级(或者三级)级联，实现负N平方阻抗变换器，不仅适用直流电路，而且适用正弦电流电路，能够实现更高级别的负阻抗变换。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种负N平方阻抗变换器，电路包括多个运算放大器和多个电阻，其中，每一个运算放大器均搭配两个电阻，共组成多个电流控制电流源，或者共组成多个电压控制电压源，或者共组成数量相等的电流控制电流源和电压控制电压源。进一步，包括两个运算放大器和四个电阻，其中，第一运算放大器、第一电阻和第二电阻构成电流控制电流源；第一运算放大器地联端接在输入信号接地端，第一电阻连接在第一运算放大器的同相输入端与输出端之间，第二电阻连接在第一运算放大器的输出端与反相输入端之间；第二运算放大器、第三电阻和第四电阻构成电压控制电压源；第二运算放大器的同相输入端接输入信号接地端，第三电阻的一端与第二运算放大其的反相输入端连接，第四电阻连接在第二运算放大器的反相输入端与信号输出端之间；第二运算放大器的同相输入端接输入信号接地端，第三电阻的另一端与第一运算放大器的反相输入端以及第二运算放大器地联端连接。进一步，包括两个运算放大器和四个电阻，其中，第一运算放大器、第一电阻和第二电阻构成电压控制电压源；第一运算放大器地联端接在输入信号接地端，第一电阻连接在第一运算放大器的反相输入端与输入信号之间，第二电阻连接在第一运算放大器反相输入端与输出端之间；第二运算放大器、第三电阻和第四电阻构成电流控制电流源；第二运算放大器的地联端接入信号接地端，第三电阻连接在第二运算放大其的同相输入端和输出端之间，第四电阻连接在第二运算放大器的反相输入端与输出端之间之间；第二电阻、第三电阻、第一运算放大器的输出端以及第二运算放大器的同相输入端连接于同一点。进一步，包括三个运算放大器和六个电阻，每一个运算放大器均搭配两个电阻组成三个电流控制电流源，三个电流控制电流源级联连接。进一步，对于每一个运算放大器，一个电阻连接在运算放大器的正相输入端和输出端之间，另一个电阻连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间，每个运算放大器的地联端均接地，后一级的运算放大器的同相输入端接前一级的反相输入端。进一步，包括两个运算放大器和四个电阻；每一个运算放大器均搭配两个电阻组成两个电压控制电压源，两个电压控制电压源级联连接。进一步，对于每一个运算放大器，一个电阻连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间，另一个电阻的连接在输入信号和反相输入端之间；每个运算放大器的同相输入端接地，后一级的地联端与前一级的输出端连接。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于，本专利技术由于采用电压电流同时改变，电压两级改变，电流两级改变，提供了阻抗变换比为N平方，大大改善了负阻抗变换器性能，拓展了负阻抗变换器的用途；本专利技术用线性运算放大器组成负N平方阻抗变换器，在一定的电压、电流的范围内可获得良好的线性度。有许多应用，例如负N平方电阻电压源、负N平方电阻电流源、RLC串联负N平方电阻电路等等，效果明显。附图说明图1为本专利技术方案一中电流电压型负N平方阻抗变换器示意图，其中(a)为原理图，(b)为线路图。图2为本专利技术方案二中电压电流型负N平方阻抗变换器示意图，其中(a)为原理图，(b)为线路图。图3为本专利技术方案三中电流级联型负N平方阻抗变换器示意图，其中(a)为原理图，(b)为线路图。图4为本专利技术方案三中电压级联型负N平方阻抗变换器示意图，其中(a)为原理图，(b)为线路图。图5为含有负N平方电阻的RLC串联电路图。具体实施方式本专利技术的基本思想是，将电流控制电流源与电压控制电压源级联，不仅改变电流方向和数值，同时改变电压数值；也可以通过级联电流控制电流源，进行分级电流放大，改变电流方向和数值；更可以通过级联电压控制电压源，进行分级电压缩小，改变电压方向和数值。这样就形成多种类型的负N平方阻抗变换器，基本保持运算放大器额定值，在理论上具有指导意义，对工程实际具有应用价值。本专利技术能够实现负N平方阻抗变换，以满足工程需要。本专利技术为实现上述思想而设计的电路包括多个运算放大器和多个电阻，其中，每一个运算放大器均搭配两个电阻组成一个电流控制电流源或电压控制电压源；多个运算放大器和多个电阻，共组成多个电流控制电流源，或者共组成多个电压控制电压源，或者共组成数量相等的电流控制电流源和电压控制电压源；上述负N平方阻抗变换器，其实就是由运算放大器和两个电阻分别构成电流控制电流源与电压控制电压源，然后通过级联(例如两级级联或者三级级联)，实现负N平方阻抗变换器，其可以由多个电流控制电流源通过级联构成，也可以由多个电压控制电压源通过级联构成，还可以由多个电流控制电流源和多个电压控制电压源通过级联后构成。不同的组成和级联方式共有四种方案。一、第一种方案：电流电压型负N平方阻抗变换器，其通过电流控制电流源，实现电流反向放大；然后级联电压控制电压源，实现电压缩小。电路图如图1所示。本方案构成及其级联方式为：第一运算放大器、第一电阻R1和第二电阻R2构成电流控制电流源；其中，第一运算放大器地联端接在输入信号接地端a’，第一电阻R1联接在第一运算放大器的同相输入端与输出端之间，第二电阻R2连接在第一运算放大器的输出端与反相输入端c之间。第二运算放大器、第三电阻R3和第四电阻R4构成电压控制电压源；其中，第二运算放大器的同相输入端接输入信号接地端a’，第三电阻R3的一端与第二运算放大其的反相输入端连接，第四电阻R4连接在第二运算放大器的反相输入端与信号输出端b之间；电流控制电流源与压控制电压源的级联方式为：第二运算放大器的同相输入端接输入信号接地端a’，第三电阻R3的另一端与第一运算放大器的反相输入端以及第二运算放大器地联端连接，即共同连接于c点。使用时，在b-b’之间联接阻抗(电阻)RL，在a-a’之间联接信号源(或电路)，即可实现阻抗(电阻)变换成-N2RL。原理为：根据u1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负N平方阻抗变换器，其特征在于，电路包括多个运算放大器和多个电阻，其中，每一个运算放大器均搭配两个电阻，共组成多个电流控制电流源，或者共组成多个电压控制电压源，或者共组成数量相等的电流控制电流源和电压控制电压源。

【技术特征摘要】
1.一种负N平方阻抗变换器，其特征在于，电路包括多个运算放大器和多个电阻，其中，每一个运算放大器均搭配两个电阻，共组成多个电流控制电流源，或者共组成多个电压控制电压源，或者共组成数量相等的电流控制电流源和电压控制电压源。2.如权利要求1所述负N平方阻抗变换器，其特征在于，包括两个运算放大器和四个电阻，其中，第一运算放大器、第一电阻和第二电阻构成电流控制电流源；第一运算放大器地联端接在输入信号接地端，第一电阻连接在第一运算放大器的同相输入端与输出端之间，第二电阻连接在第一运算放大器的输出端与反相输入端之间；第二运算放大器、第三电阻和第四电阻构成电压控制电压源；第二运算放大器的同相输入端接输入信号接地端，第三电阻的一端与第二运算放大其的反相输入端连接，第四电阻连接在第二运算放大器的反相输入端与信号输出端之间；第二运算放大器的同相输入端接输入信号接地端，第三电阻的另一端与第一运算放大器的反相输入端以及第二运算放大器地联端连接。3.如权利要求1所述负N平方阻抗变换器，其特征在于，包括两个运算放大器和四个电阻，其中，第一运算放大器、第一电阻和第二电阻构成电压控制电压源；第一运算放大器地联端接在输入信号接地端，第一电阻连接在第一运算放大器的反相输入端与输入信号之间，第二电阻连接在第一运算放大器反相输入端与输出端之间；...

【专利技术属性】
技术研发人员：康奇，蔡雷龙，康明才，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32