DE2419334C2 - Electronic negative resistance - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen negativen Widerstand nach dem Oberbegriff -es Patentanspruchs 1.The invention relates to an electronic negative resistor according to the preamble -es claim 1.

Ein solcher elektronischer Widerstand mit einem negativen Impedanzwandler, der im wesentlichen aus einem Operationsverstärker mit Gegenkopplung be- «ο steht, ist bekannt (U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, 2. Auflage, 1971. Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, Seiten 210-214). Ein negativer Widerstand muß bestimmte Bedingungen erfüllen, da seine Stabilität infolge der Gegenkopplung nicht notwendigerweise gegeben ist. Man unterscheidet entsprechend der Bezugnahme auf einen der Eingänge des Operationsverstärkers eine kurzschlußstabile Seite und eine leerlaufstabile Seite, d. h., die Stabilitätsbedingungen sind auf jeden Fall erfüllt, wenn von einem Eingang aus betrachtet der jeweilige Anschlußwiderstand gleich null bzw. vom anderen Eingang aus betrachtet gleich unendlich ist. Der Wert des negativen Widerstandes hängt von der Betrachtungsweise nicht ab, die bekannten Schaltungen mit negativen Impedanzwandlern weisen aber im stabilen Zustand von beiden Seiien her betrachtet einen negativen Widerstandswert auf.Such an electronic resistor with a negative impedance converter, which essentially consists of an operational amplifier with negative feedback- «ο is known (U. Tietze, Ch. Schenk, semiconductor circuit technology, 2nd edition, 1971. Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, pages 210-214). A negative resistance must have certain conditions meet, since its stability is not necessarily given due to the negative feedback. One distinguishes a short-circuit-stable side corresponding to the reference to one of the inputs of the operational amplifier and an idle stable side, d. that is, the stability conditions are definitely met if by a When viewed from the input, the respective connection resistance is equal to zero or from the other input is considered to be infinite. The value of the negative resistance does not depend on the point of view from, but the known circuits with negative impedance converters show in the stable state of both Considered a negative resistance value.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Widerstand zu schaffen, der einen &o positiven Widerstandswert bezüglich des einen Eingangs (leerlaufstabile Seite) und einen negativen Widerstandswert bezüglich des anderen Eingangs (kurzschlußstabile Seite) aufweist.It is an object of the invention to provide an electronic resistor that has a & o positive resistance value with regard to one input (side with no-load stability) and a negative one Has resistance value with respect to the other input (short-circuit stable side).

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen Merkmale im kennzeichnenden Teil gelöst.This object is achieved with an object according to the preamble of claim 1 by the Features solved in the identifying part.

Ein elektronischer Widerstand gemäß der Erfindung ist beispielsweise besonders nützlich, wenn einerseits zu Kompensationszwecken ein negativer Widerstand gebraucht wird, andererseits zu Meßzwecken in der Schaltungsanordnung selbst ein positiver Widerstand benötigt wird.An electronic resistor according to the invention is particularly useful, for example, when on the one hand to Compensation purposes a negative resistance is used, on the other hand for measuring purposes in the Circuit arrangement itself a positive resistance is required.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung erläutert Es ieigtAn embodiment of the invention will now be explained with reference to the drawing

F i g. 1 eine Schaltung eines Operationsverstärkers als negativer Widerstand,F i g. 1 shows a circuit of an operational amplifier as negative resistance,

F i g. 2a und 2b die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. F i g. 2a and 2b the circuit arrangement according to the invention.

F i g. 1 zeigt eine Schaltung eines Operationsverstärkers OP als negativen Widerstand Ein Widerstand R 2 dient als Abschlußwiderstand des Operationsverstärkers OP, ein Widerstand Z bewirkt die Gegenkopplung der Ausgangsspannung auf einen Eingang, ein Widerstand R 1 dient als Vorschaltwiderstand.F i g. 1 shows a circuit of an operational amplifier OP as a negative resistor. A resistor R 2 serves as the terminating resistor of the operational amplifier OP, a resistor Z causes the negative feedback of the output voltage to an input, a resistor R 1 serves as a series resistor.

Der resultierende negative Widerstand R_n iäßt sich mit Hilfe der Ströme I_m und I_x und zwei Spannungsumläufen leicht berechnen zu:The resulting negative resistance R _n can easily be calculated with the help of the currents I _m and I _{x and two voltage cycles as follows:}

wenn ein unendlicher Eingangswiderstand des Operationsverstärkers OP angenommen wird (idealer Operationsverstärker). if an infinite input resistance of the operational amplifier OP is assumed (ideal operational amplifier).

Fig.2a zeigt dk: erfindungsgemäße Schaltungsanordnung an deren Eingänge A und B eine Stromquelle einen Strom /von B nach A schickt, Fig.2b zeigt die gleiche Schaltungsanordnung mit umgekehrter Stromrichtung. Der Widerstand Rl ist der Innenwiderstand der Stromquelle. Im folgenden werden die in den beiden Fällen von der Schaltungsanordnung erzeugten resultierenden Widerstände berechnet2a shows the circuit arrangement according to the invention at whose inputs A and B a current source sends a current / from B to A , FIG. 2b shows the same circuit arrangement with the current direction reversed. The resistance Rl is the internal resistance of the power source. In the following, the resulting resistances generated by the circuit arrangement in both cases are calculated

a) Die Schaltung wird vom Eingang B aus betrachtet. Mit den Widerständen Rl, Rj und Z2 ergibt sich unter sinngemäßer Anwendung der Gleichung (1) als resultierender Widerstand R_rcs2 des zweiten Operationsverstärkers OP2: a) The circuit is viewed from input B. With the resistors Rl, Rj and Z2, applying equation (1) analogously, the resultant resistance R _{rcs2 of} the second operational amplifier OP2 is:

R -- ^R3 BtR - ^R3 Bt

R_mi- -^RL,R _m i- - ^ RL,

also ein negativer Widerstand.
Der Vorschaltwiderstand des ersten Operationsverstärkers OP1 setzt sich demnach zusammen aus dem resultierenden Widerstand R_r„2 des zweiten Operationsverstärkers OP 2 und dem Widerstand /?4. Danach ergibt sich bei nochmaliger Anwendung von Gleichung (1):so a negative resistance.
The series resistor of the first operational amplifier OP 1 is accordingly made up of the resulting resistance R _r "2 of the second operational amplifier OP 2 and the resistor / 4. Then, when applying equation (1) again, we get:

als resultierender Widerstand der gesamten Schaltungsanordnung, betrachtet vom Eingang Saus.as the resulting resistance of the entire circuit arrangement, viewed from the input Sout.

b) Die Schaltung wird vom Eingang A aus betrachtet. Unter sinngemäßer Anwendung der oben erläuterten Berechnung mit Gleichung (1) erhält man als resultierenden Widerstand R_resi des ersten Operationsverstärkers OP1:b) The circuit is viewed from input A. By analogously applying the above-explained calculation with equation (1), the resulting resistance R _re si of the first operational amplifier OP 1 is obtained:

*.„-■§ -RL *. "- ■ § -RL

und weiter:and further:

A4 >A4>

D-)D-)

—— · RL und A4 <-^=- · RL ^2 21—— · RL and A4 <- ^ = - · RL ^ 2 21

als resultierenden Widerstand der gesamten Schaltungsanordnung, betrachtet vom Eingang A aus.as the resulting resistance of the entire circuit arrangement, viewed from input A.

Vergleicht man die Ergebnisse für Riwa und Riwb miteinander und berücksichtigt, daß die Stabilitätsbedingungen If one compares the results for Riwa and Riwb with each other and takes into account that the stability conditions

erfüllt sein müssen, so ergibt sich ein negativer resultierender Widerstand R_lws bei Betrachtung vom Eingang B aus (leerlaufstabile Seite) und ein positiver resultierender Widerstand R,_WA bei Betrachtung vom Eingang A aus (kurzschlußstabile Seite).must be fulfilled, a negative resultant resistance R _{lws results} when viewed from input B (side stable when idling) and a positive resultant resistance R, _WA when viewed from input A (short-circuit stable side).

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Elektronischer negativer Widerstand mit einem negativen Impedanzwandler, der einen Operationsverstärker (OP1) aufweist, dessen nicht-invertierender Eingang (1) über einen ersten Widerstand (Z2) und dessen invertierender Eingang (2) über einen zweiten Widerstand (R 3) mit seinem Ausgang verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-invertierende Eingang (3) eines zweiten Operationsverstärkers (OP2) einerseits über einen dritten Widerstand (R2) mit seinem Ausgang und andererseits über einen vierten Widerstand (R 4) mit dem invertierenden Eingang (2) des ersten Operationsverstärkers (OP1) verbunden ist; daß der invertierende Eingang (4) des zweiten Operationsverstärkers (OP2) über einen fünften Widerstand (Zl) mit seinem Ausgang verbunden ist; daß der nicht-invertierende Eingang (1) des ersten Operationsverstärkers (OPi) und der invertierer, ie Eingang (4) des zweiten Operationsverstärkers (OP2) die zwei Eingänge (A. B) des elektronischen Widerstandes bilden, und daß der erste, zweite und vierte Widerstand die Stabilitätsbedingung R 4> -y- ■ RL und der dritte, vierte und ^2d fünfte Widerstand die StabilitätsbedingungElectronic negative resistance with a negative impedance converter, which has an operational amplifier (OP 1), whose non-inverting input (1) via a first resistor (Z2) and whose inverting input (2) via a second resistor (R 3) with its output are connected, characterized in that the non-inverting input (3) of a second operational amplifier (OP2) on the one hand via a third resistor (R2) to its output and on the other hand via a fourth resistor (R 4) to the inverting input (2) of the first operational amplifier (OP 1) is connected; that the inverting input (4) of the second operational amplifier (OP2) is connected to its output via a fifth resistor (Zl); that the non-inverting input (1) of the first operational amplifier (OPi) and the inverters, ie input (4) of the second operational amplifier (OP2) form the two inputs (A. B) of the electronic resistor, and that the first, second and fourth resistance the stability condition R 4> -y- ■ RL and the third, fourth and ^2d fifth resistance the stability condition R 4 < —- - RL erfüllen, worin RL der Innenwider- R 4 <--- - meet RL , where RL is the internal resistance Zi
stand einer angeschlossenen Stromquelle ist Room
a connected power source