负阻抗变换器(Negative Impedance Converter——NIC)也是一个二端口,其端口特性描述如下
它们通常采用图10-38所示的符号表示。
图10-38 负阻抗变换器的符号
(a)电流反向型;(b)电压反向型
式(10-65)和式(10-66)也可以用T参数矩阵形式表示
由式(10-65)可以看出,输入电压u1经过传输后成为u2,但u1=u2,因此电压大小和方向均没有改变方向;但电流i1经传输后变成了ki2,即电流经传输后方向改变了,所以该式定义的NIC称为电流反向型的NIC(简称CNIC),如图10-38(a)所示。由式(10-66)可以看出,输入电压u1经过传输后成为-ku2,改变了方向,而电流经i1传输后改变了方向,所以该式定义的NIC称为电压反向型的NIC(简称VNIC),如图10-38(b)所示。
例10-22 试求图10-39所示二端口电路的输入阻抗。
解 图10-39(a)为电压反向型负阻抗变换器,其端口特性方程为
图10-39 例10-22图
u1=-ku2
i1=-i2 VNIC
由输入阻抗的定义可得端口的输入阻抗为
图10-39(b)为电流反向型负阻抗变换器,其端口特性方程为
u1=u2(www.daowen.com)
i1=ki2 CNIC
由输入阻抗的定义可得端口的输入阻抗为
由此可见,VNIC可以把一个正阻抗ZL变换为一个大小为-kZL的负阻抗,CNIC以把一个正阻抗ZL变换为一个大小为 的负阻抗,所以这两个二端口都能把一个正阻抗变换成为一个负阻抗。负阻抗变换器为电路设计中实现负电阻、电容、电感提供了可能性。
例10-23 试求图10-40所示二端口电路的端口特性方程。
图10-40 例10-23图
解 对图10-40(a),由“虚断”和“虚短”可得
i1=-i2
即
上两式和电压反向型负阻抗变换器端口特性方程比较可知,图10-40(a)为一个电压反向型负阻抗变换器。
对图10-40(b),由“虚断”和“虚短”可得
u1=u2
上两式和电流反向型负阻抗变换器端口特性方程比较可知,图10-40(b)为一个电流反向型负阻抗变换器。
由此可见,负阻抗变换器可以用运算放大器和电阻元件来实现。图10-40(a)所示二端口电路就是一个用运算放大器和电阻元件实现的电压反向型负阻抗变换器,而图10-40(b)就是一个用运算放大器和电阻元件实现的电流反向型负阻抗变换器。
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