Негативне опір, імпеданс

Коли вивчаєш закон Ома, постає питання, чому б не існувати середах, струм через які б зменшувався в міру збільшення напруги на них. Спочатку таке явище, як негативне опір, здавалося математичною абстракцією. Але потім з'явилися електронні деталі і інтегральні схеми, що володіють негативним провідникові.

Негативне опір цікаво тим, що включає такий елемент в електричний ланцюг, ми отримуємо підсилювач.

Тунельний діод - прилад з негативним опором

Вашій увазі добірка матеріалів:

Напівпровідникових приладом, що мають негативний опір, є тунельний діод. Тунельний діод має негативний опір тільки в певному режимі, на певній ділянці своєї вольт-амперної характеристики. Однак, подавши на тунельний діод потрібне напруження, ми отримуємо потрібний режим.

На малюнку приведена типова схема на тунельному діоді. Взагалі тунельний діод поступається практично за всіма параметрами інтегральним приладів з негативним опором. По перше. його характеристика нелінійна. По-друге. негативне опір проявляється тільки на обмеженій ділянці характеристики. Однак у нього є одна перевага. Він може працювати на дуже високих частотах. Деякі зразки працюють на частотах до 10 ГГц.

Так що наведена схема є практично єдиним промисловим застосуванням тунельних діодів. Залежно від напруги зсуву, яке регулюється резистором R2, схема може бути приймачем або передавачем сигналу. У режимі приймача через C3 знімається сигнал. У режимі передавача керуючий сигнал подається через C3. Так як характеристика тунельного діода нелінійна, то сигнал, поданий через C3, модулює коливання в коливальному контурі.

Для роботи на частоті 145 МГц котушка L має 5 витків, намотаних на смужку текстоліту шириною 10 мм. Конденсатор C1 - 5 - 25 пФ. Конденсатор C2 - 0.01 мкФ. Конденсатор C3 - 1 мкФ. Резистор R1 - 33 Ом. Резистор R2 - 500 Ом. Резистор R3 - 100 Ом.

Пристрій живиться від однієї пальчикової батарейки 1.5 В.

Тунельний діод є приладом з негативним опором і N - образної вольт-амперної характеристикою. В електроніці застосовуються також електронні прилади лавинного типу, такі як тиристори, лавинні діоди і т. Д. У цих елементів вольт-амперна характеристика має S - тип (нагадує букву S). Відмінність в тому, що завдання робочої точки приладів N-типу здійснюється подачею потрібної напруги від стабілізатора напруги або дільника. а приладів S-типу - подачею струму потрібної сили від джерела стабільного струму. Приклади схем, що працюють в режимі негативного опору S - типу.

Перетворювач повного опору (імпедансу) в протівположний

Схема (A) еквівалентна негативному опору, підключеному до загального проводу. Схема (B) імітує підвішений негативний резистор (не підключені до загального проведення і шинам харчування).

Мікросхеми - операційні підсилювачі з високим вхідним опором, наприклад, 544УД1.

Опору резисторів R1, R2, R4, R5 визначаються здатністю навантаження операційного підсилювача. Для 544УД1. Ці резистори по 4 кОм. R3 - той резистор, який ми перетворюємо в протилежний. Опір нашої схеми буде мінус R3.

Приємна особливість наведених схем в тому, що вони не тільки можуть перетворити опір в протилежне йому (негативне). Вони можуть перетворити в протилежний будь-який комплексний імпеданс, підключений замість R3. Котушку індуктивності можна перетворити в мінус котушку індуктивності, конденсатор в мінус конденсатор. Взагалі імпеданс будь RLC ланцюг можна перетворити в протилежний.

Дійсно, струм через R1, а в другій схемі ще через R5 дорівнює мінус току через R2 (і R4 в другій схемі). Це вірно в силу того, що біля операційного підсилювача напруги на інвертується і неінвертуючий входах рівні. У свою чергу струм через R2 (R4) дорівнює струму через R3 або ланцюжок, яку ми підключимо замість його. Тобто сила вхідного струму пропорційна мінус R3.

Необхідно пам'ятати, що всі цікаві ефекти в цих електронних схемах імітуються за рахунок ланцюгів харчування, так що напруги на висновках такої схеми повинні бути в інтервалі між напруженнями на живильних шинах і повинні мати невелику амплітуду.

За посиланням можна подивитися статтю про гираторов з негативним провідникові і схеми на його основі.