Устройство с отрицательным сопротивлением

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1325664, кл. Н 03 Н 11/44, 1987.(57) Изобретение относится к радиотехникеи может быть использовано в генераторахэлектрических колебаний, активных фильтГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТГНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) 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.Изобретение относится к радиотехнике и предназначено 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 транзисторы с проводимостью р-и-р-типа и пятый и шестой транзисторы п-р-п-типа, причем первый и второй выводы источника 5 10 15 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 35 сопротивлением, его коллектор является. четвертым выходом с отрицательным сопротивлением, а коллектор второго транзистора является пятымвыходом с отрицательным сопротивлением. 40Положительный эффект достигается за счет исключения из состава устройства пассивных элементов и обеспечения, путем введения дополнительных транзисторов и изменения связей между элементами схе мы, наличля в заявляемом устройстве пяти выходов, между которыми наблюдаются отрицательные сопротивления, которые могут перестраиваться по абсолютной величине путем изменения тока источника тока, 50На фиг,1 приведена принципиальная электрическая схема устройства с отрицател ьн ым сопротивлением; на фиг.2 - пример использования устройства с отрицательным сопротивлением (для построе 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, эмитте 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 , -граничной частоты коэффициента передачи транзисторов по току в схеме с общей базой а. Кроме того, положим, что равны ф 1 иф 2 - коэффициенты усиления по току в схеме с общим эмиттером транзисторов 1 и 2 соответственно,Коллекторные токи транзисторов 1 и 2 (11 и 2, соответственно), вследствие равенства токов базы этих транзисторов, связаны следующим соотношением: 1 2 Сумма токов 1 и 2 равна токуисточника тока 7;(2)1+ 2=Совместное решение уравнений (1) и (2) с учетом равенства коэффициентов 31 и Ъ дает следующее значение токов 1 и 2: ры 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, а 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.(7) следует, что в е с отрицательным цч взаимно незаисят соответственависит как от 2 1,ч,.ч + 2 ач 7 а,ч -2 йоч =2 вч; 2 и,ч 11- 1 г = -2(3)Так как коллекторные токи транзисторов 3 и 6 равны току 1 коллектора транзистора 1, а коллекторные токи транзисторов 5 4 и 5 равны току 1 коллектора транзистора 2, то, учитывая (3), получаем, что через все транзисторы протекают одинаковые коллекторные токи. где цэ - эмиттерное сопротивление 1-го транзистора,Учитывая, что эмиттерное сопротивление транзистора равно пз= Ъ/1 э, где рг - температурный потенциал, 1 э - эмиттерный ток транзистора, а также принятые выше допущения, получим следующие значения отрицательных сопротивлений:2 ч,ч = -2,2 и 1,чи 1,ч =-Р,гдето=/31 =фг. 25Таким образом, отрицательные сопротивления в предложенном устройстве определяются величинами температурного потенциала уЪ и тока 1 источника тока 7, а отрицательные сопротивления наблюдаю щиеся 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: При этом в предлагаемом устройстве наблюдаются отрицательные сопротивления между четвертым и пятым выходами (2 ч,ч), между первым и пятым выходами (2 1,ч), между вторым и четвертым выходами (2 и,1 ч), между третьим и четвертым выходами(2 и,1 ч), между третьим и пятым выходами (2 и,ч), которые определяются следующими выражениями: ток в схеме с об им эми транзисторов по у щ ттером Р,Так как величина рг является строго определенной, а ток 1 задается внешним источником тока 7, то имеет место повышение точности величин отрицательных сопротивлений 21 ч,ч, 2 ,ч и 2 Н,ч. При этом имеет место расширение функциональных воэможностей устройства эа счет возможности управления значением отрицательных сопротивлений путем изменения тока источника тока 7. Пропорциональность 2 ицч и 2 и 1,ч коэффициенту ф позволяет получать значения этих отрицательных сопротивлений приблизительно на 2 порядка большими значений 21 ч,ч, 21,ч и 21,1 ч, что расширяет диапазон значений имитируемых отрицательных осопротивлений. Расширение функциональных возможностей заявляемого устройства обусловлено также наличием взаимозависимости отрицательных сопротивлений в данном устройстве. Отрицательные сопротивления связаны следующими соотношениями (см. уравнения (4: Из выражений (6)предлагаемом устройстсопротивлением 2 1,ч и 2висимы,2 и 1,ч и 2 и 1,н зано от 2 п 1 чи 21 ч, а 21 ччак и от 2 11,1 Ч.Наличие в заявляемом устройстве с отр.ицат:елькым сопротивлением пяти выходов; между которыми;наблюдается пять взаимосвязанных. отрицательных сопротивлений, позволяет. реализовать на основе эщго 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. ПодключениеС-контуров обеспечивает частотную избирательность отрицательного сопротивления Ти,ч в точках подключения кварцевого резонатора в области резонансных частот контуров. 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 в устройстве нескольких (пяти) пар выходов, между которыми наблюдаются взаимосвязанные управляемые током отрицательные сопротивления.5 формула изобретенияУстройство с отрицательным сопротивлением, содержащее первый и второй транзисторы с проводимостью соответственно р-п-.р- и п-р-п-типа, эмиттеры которых явля ются первым и вторым выходами устройствас отрицательным сопротивлением, и источник тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности имитируемого отрицательного сопротивления и расшире ния функциональных воэможностей, введены,третий и четвертый транзисторы р-и-ртипа 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 транзисторов, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором третьего и с базой четвертого транзистора, а коллектор перво 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 вы ходом устройства с отрицательным сопротивлением, а четвертым и пятым выходом являются соответственно коллекторы первого и второго транзисторов.Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 2495 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобре 113035, Москва. Ж; РауаПодписноеям и открытиям при ГКНТ СССнэб 4/5