Negativ impedanskonverter

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
Disambig bordered fade.svg For alternative betydninger, se NIC.

En negativ impedanskonverter (forkortet NIC fra eng. negative impedance converter) er en en-port operationsforstærker kredsløb som opfører sig som en negativ belastning og som sender energi ind i kredsløb i modsætning til en almindelig belastning, som forbruger energien (egentlig omsætter til varme eller lagrer energien).

Dette opnås ved at tilføje eller fratrække yderligere varierende spænding i serie til spændingsfaldet over en ækvivalent positiv impedans. Dette reverserer portens spændings polaritet eller strømmens retning og og introducerer et faseskift på 180° (inversion) mellem spænding og strøm for enhver signalgenerator.

De to versioner der kan laves er henholdsvis en negative impedance converter with voltage inversion (VNIC) og en negative impedance converter with current inversion (INIC). Det grundlæggende kredsløb af en INIC og dens analyse vises herefter.


Grundlæggende kredsløb og analyse[redigér | redigér wikikode]

Negativ impedanskonverter kredsløbsdiagram af varianten INIC (negative impedance converter with current inversion).

INIC er en ikke-inverterende forstærker (op-amp og spændingsdeler R1, R2 på figuren) med en resistor (R3) forbundet mellem dens output og input. Op-amp output spænding er

V_{\text{opamp}} = V_s \left( 1 + \frac{R_2}{R_1} \right)\,

Strømmen som går ud fra operationsforstærkerens output går gennem resistor R_3 mod kilden V_s er -I_s, og

-I_s = \frac{ V_{\text{opamp}} - V_s }{ R_3 } = V_s \frac{ \frac{R_2}{R_1} }{ R_3 }.

Så input V_s udsættes for en modsat strøm -I_s som er proportional til V_s og kredsløbet opfører sig som en resistor med negativ modstand

R_{\text{in}} \triangleq \frac{V_s}{I_s} = -R_3 \frac{R_1}{R_2}.

Generelt, elementerne R_1, R_2 og R_3 behøver ikke at være ohmske modstande (f.eks., kan de være kondensatorer, spoler eller impedans netværk).

Negativ impedans kredsløb[redigér | redigér wikikode]

En negativ af enhver impedans kan produceres med en negativ impedanskonverter (INIC i eksemplerne nedenfor), inklusiv negativ kapacitans og negativ induktans. [1] NIC kan yderligere designes til at fungere som jordløses impedanser – ligesom en ikke-jordet spole[2][3]

Negativ impedans kredsløb
 Z_\text{in} = {v \over i} = -Z
Negativ modstands kredsløb
 R_\text{in} = {v \over i} = -R
Negativ kapacitans kredsløb
 Z_\text{in} = {v \over i} = {j \over {\omega C}}
Negativ induktans kredsløb
 Z_\text{in} = {v \over i} = -j \omega C R_1^2

Se også[redigér | redigér wikikode]

Kilder/referencer[redigér | redigér wikikode]

  1. Wai-Kai Chen, The Circuits and Filters Handbook, pp396-397, CRC Press, 2003 ISBN 0-8493-0912-3.
  2. S R Mehrotra, The Synthetic floating negative inductor using only two op-amps", ELECTRONICS WORLD, Vol 111,Issue 1827,pp 47-47 March 2005.
  3. Gyrator type circuit US patent 3493901

Eksterne henvisninger[redigér | redigér wikikode]