Устройство с отрицательным сопротивлением

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в генераторах электрических колебаний, активных фильтрах . Цель изобретения - повышение точности имитируемого отрицательного сопротивления и расширение функциональных; возможностей. Устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 транзисторы и генератор тока 7. Работа устройства с отрицательным сопротивлением заключается в том, что на каждом из пяти выходов имитируется отрицательное сопротивление. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 Н 11/52

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТГНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) """ М

> цт

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (д (21) 4732485/09 (22) 07.07.89

f46) 23.07.93, бюл, 1 ч. 27 (76) В,Г. Прокопенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1325664, кл. Н 03 Н 11/44, 1987. (54) УСТРОЙСТВО С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ

СОПРОТИВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в генераторах электрических колебаний, активных фильт„„59„„1830183 АЗ рах, Цель изобретения — повышение точности имитируемого отрицательного сопротивления и расширение функциональных: возможностей. Устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 транзисторы и генератор тока 7.

Работа устройства с отрицательным сопротивлением заключается в том, что на каждом из пяти выходов имитируется отрицательное сопротивление. 2 ил.

1830183

Изобретение относится к радиотехнике и г1редназначено для использования в генераторах электрических колебаний, активных фильтрах, усилителях, порогбвых устройствах, Цель изобретения — повышение точности имитируемого отрицательного сопротивления и расширение функциональных возможностей устройства с отрицательным сопротивлением.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство с отрицательным сопротивлением, содержащее первый и второй транзисторы с проводимостью соответственно р-и-р- и п-р-п-типа, эмиттеры которых являются первым и вторым выходами с отрицательным сопротивлением, и источник тока, дополнительно введены третий и четвертый гранзисторы с проводимостью р-и-р-типа и пятый и шестой транзисторы п-р-п-типа, причем первый и второй выводы источника

20 тока соединены соответственно с эмиттерами третьего и четвертого транзисторов и с эмиттерами пятого и шестого транзисторов, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором третьего и с базой четвертого транзисторов, а его коллектор соединен с коллектором шестого и базой пятого транзистора, база первого транзистора соединена с базой второго транзистора, его эмиттер соединен с коллек гором пятого транзистора 30 и с базой шестого транзистора, а его коллектор соединен с коллектором четвертого транзистора и с базой третьего транзистора, причем база первого транзистора является третьим выходом с отрицательным сопротивлением, его коллектор является. четвертым выходом с отрицательным сопротивлением, а коллектор второго транзистора является пятым выходом с отрицательным сопротивлением. 40

Положительный эффект достигается за счет исключения из состава устройства пассивных элементов и обеспечения, путем введения дополнительных транзисторов и изменения связей между элементами схемы, наличия в заявляемом устройстве пяти выходов, между которыми наблюдаются отрицательные сопротивления, которые могут перестраиваться по абсолютной величине путем изменения тока источника тока. 50

На фиг,1 приведена принципиальная электрическая схема устройства с отрицател ьн ым сопротивлением; на фиг.2— пример использования устройства с отрицательным сопротивлением (для построе- 55 ния двухчастотного кварцевого генератора). устройство с отрицательным сопротивлением содержит (см,фиг.1) первый 1 и второй 2 транзисторы с проводимостью соответственно р-и-р- и п-р-п-типа, эмиттеры которых являются первым и вторым выходами с отрицательным сопротивлением, третий 3 и четвертый 4 транзисторы с проводимостью р-п-р-типа, пятый 5 и шестой 6 транзисторы и-р-и-типа и источник тока 7, причем первый и второй выводы источника тока 7 соединены соответственно с эмиттерами третьего 3 и четвертого 4 транзи-. сторов и с эмиттерами пятого 5 и шестого

6 транзисторов, эмиттер первого 1 транзистора соединен с коллектором третьего 2 транзистора и с базой четвертого 4 транзистора, à его коллектор соединен с коллектором. шестого 6 транзистора и с базой второго 2 транзистора, его эмиттер соединен с коллектором пятого 5 транзистора и с базой шестого 6 транзистора, а его коллектор соединен с коллектором четвертого 4 транзистора и с базой третьего 3 транзистора, причем база первого 1 транзистора является третьим выходом с отрицательным сопротивлением, его коллектор является четвертым выходом с отрицательным сопротивлением, а коллектор второго транзистора является пятым выходом с отрицательным сопротивлением.

Работу предлагаемого устройства будем рассматривать полагая; что на схему устройства подан ток источника тока 7 и все транзисторы находятся в активном режиме.

Также будем считать, что транзисторы оди; накового типа проводимости идентичны, токи базы транзисторов пренебрежимо малы по сравнению с их коллекторными токами, транзисторы работают на частотах, много меньших f -граничной частоты коэффициента передачи транзисторов по току в схеме с общей базой а. Кроме того, положим, что равны Р1 иД вЂ” коэффициенты усиления по току в схеме с общим эмиттером транзисторов 1 и 2 соответственно.

Коллекторные токи транзисторов 1 и 2 (I1 и l2, соответственно), вследствие равенства токов базы этих транзисторов, связаны следующим соотношением:

11 2

Сумма токов I1 и 12 равна току! источника тока 7; (2)

Совместное решение уравнений (1) и (2) с учетом равенства коэффициентов

j3I и pz дает следующее значение токов I1 и

t2;

1830183

I1- г =—

2 (3)

Так как коллекторные токи транзисторов 3 и 6 равны току 11 коллектора транзистора 1, а коллекторные токи транзисторов 5

4 и 5 равны току!г коллектора транзистора

2, то, учитывая (3), получаем, что через все транзисторы протекают одинаковые коллекторные токи.

ZIv,v =— д (з6 Яз2 }

Z l,Ч = эЗ фа

2 иlv= — д (4) Z ицч— (7З+ фа- тР,1);

"- ill,V = + (7э5 + Цэб 7эг), 1 транзисторов по току в схеме с общим эмиттером j3, Так как величина юг ЯвлЯетсЯ стРого определенной, а ток I задается внешним ис15 точником тока 7, то имеет место повышение точности величин отрицательных сопротивлений Zlv,ч, Z l,ч и Z ll,и. При этом имеет место расширение функциональных воэможностей устройства эа счет возможности

20 управления значением отрицательных сопротивлений путем изменения тока источника тока 7. Пропорциональность Z пцч и

Z ш,ч коэффициенту Р позволяет получать значения этих отрицательных сопротивле25 ний приблизительно на 2 порядка большими значений Z lv,v, Z l,v и Z ll, ч, что расширяет диапазон значений имитируемых отрицательных осопротивлений. Расширение функциональных возможностей заявляемого

30 устройства обусловлено также наличием взаимозависимости отрицательных сопротивлений в данном устройстве. Отрицательные сопротивления связаны следующими соотношениями (см. уравнения (4)):

+

1 (6) 2йцн =, + — (Ъцн — 17эг) 2щч =, + (21,Ч вЂ” 17э1) где цэ} — эмиттерное сопротивление I-го транзистора.

Учитывая, что эмиттерное сопротивление транзистора равно п= pr/4. где рг— температурный потенциал, 4 — эмиттерный ток транзистора, а также принятые выше допущения, получим следующие значения отрицательных сопротивлений:

2 и,ч = -2, Z l,ч - 2 цч = -4, (5)

Z и1,w - Z 1и,ч = - P -, I гДеф=/31 =Pa.

Таким образом, отрицательные сопротивления в предложенном устройстве определяются величинами температурного потенциала р и тока I источника тока 7, а отрицательные сопротивления наблюдающиеся между третьим и четвертым, а также третьим и пятым выходами, кроме этого пропорциональны коэффициенту усиления

С учетом принятых допущений, выражения (6) приводятся к следующему виду: — 2},ч + 2й)ч + 2й}.и + 2й,ч . аЛЧ 4 + -Д вЂ”

2йцч =- — 2}цч; Zlll,v =- -2},ч, 4 4

При этом в предлагаемом устройстве наблюдаются отрицательные сопротивления между четвертым и пятым выходами (Z w,v), между первым и пятым выходами (2,v), между вторым и четвертым выходами (Z и,lv), между третьим и четвертым выходами (2 ицч), между третьим и пятым выходами (Z щ,ч), которые определяются следующими выражениями:

Из выражений (6) «(7) следует, что в предлагаемом устройстве с отрицательным сопротивлением Z1,v и 2 цч взаимно независимы, Z ицч и Z1и,ч зависят соответственно от Z и,lv и 2 l,÷, а 2 д,v зависит как от Z l,v, так и от Z щч.

1830183

Наличие а заявляемом устройстве с отрицат:елькым сопрот:ивлением пяти выходов; между которыми;наблюдается пять взаимосвязанных. отрицательных сопротивлений, позволяет. реализовать на основе этого устройства электронные узлы с расширенными функциональными возможностями.

Пример конкретного использования . предложенного устройства приведен на фиг,2, Показанное на фиг.2 устройство представляет собой двухчастотный кварце-. вый.генератор, построенный на заявленном устройстве с отрицательным сопротивлением. В данном случае использованы первый, второй, четвертый и пятый выходы с отрицательным сопротивлением. Генератор работает следующим образом. Подключение

LC-контуров обеспечивает частотную избирательность отрицательного сопротивления 2 w,v а точках подключения кварцевого резонатора в области резонансных частот контуроа. При настройке 1 С-контуров на частоты требуемых двух резонансов (или гармоник) кварцевого резонатора, обеспечиваются условия возбуждения резонатора одновременно на обоих резонансах(гармониках). Выходные сигналы каждой частоты снимаются с соответствующего контура.

Таким образом, заявляемое устройство с.отрицательным сопротивлением выгодно отличается от прототипа тем, что при прочих равных условиях (потребляемая мощность, элементная база, диапазон рабочих частот); имеет повышенную точность имитируемого отрицательного сопротивления и расширенные функциональные возможности, обусловленные наличием а устройстве нескольких (пяти) пар выходов, между которыми наблюдаются взаимосвязанные управляемые током отрицательные сопротивления.

5 Формула изобретения

Устройство с отрицательным сопротивлением, содержащее первый и второй транзисторы с проводимостью соответственно р-и-р- и п-р-п-типа, эмиттеры которых явля10 ются первым и вторым выходами устройства с отрицательным сопротивлением, и источник тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности имитируемого отрицательного сопротивления и расшире15 ния функциональных воэможностей, введены,третий и четвертый транзисторы р-и-р«типа и пятый и шестой транзисторы п-р-п-типа, причем первый и второй выводы источника тока соединены соответственно с

20 эмиттерами третьего и четвертого транзисторов и с эмиттерами пятого и шестого транзистороа, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором третьего и с базой четвертого транзистора, а коллектор перво25 го транзистора соединен с коллектором шестого и базой пятого транзистора, база первого транзистора соединена с базой второго транзистора, эмиттер второго транзистора соединен с коллектором пятого

30 транзистора и с базой шестого транзистора. а коллектор второго транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора и с базой третьего транзистора, причем база первого транзистора является третьим вы35 ходом устройства с отрицательным сопротивлением, а четвертым и пятым выходом являются соответственно коллекторы первого и второго транзисторов.

1830183 г.2

Составитель В. Прокопенко

Редактор М. Кузнецова, Техред M.Mîðãåíòàë Корректор И. Шмакова

Заказ 2495 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж 35; Раушская нэб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101