Введение

Активная схема, которая накачивает энергию в цепи.
Преобразователь отрицательного импеданса (NIC) – это активная схема, которая накачивает энергию в цепи, в отличие от обычной нагрузки, которая потребляет энергию из них. Это достигается путем добавления или вычитания избыточного переменного напряжения последовательно к падению напряжения на эквивалентном положительном импедансе. Это изменяет полярность напряжения или направление тока на выходе и вводит фазовый сдвиг в 180° (инверсию) между напряжением и током для любого источника сигнала. В результате получаются два варианта: преобразователь отрицательного импеданса с инверсией напряжения (VNIC) и преобразователь отрицательного импеданса с инверсией тока (INIC). Базовая схема ИНИК и ее анализ представлены ниже.

Применение

Используя NIC в качестве отрицательного резистора, можно заставить реальный генератор вести себя (почти) как идеальный генератор (то есть величина генерируемого тока или напряжения не зависит от нагрузки). Пример для источника тока показан на рисунке справа. Генератор тока и резистор внутри пунктирной линии представляют собой эквивалент Нортона схемы, состоящей из реального генератора, и является его внутренним сопротивлением. Если ИНИК помещен параллельно этому внутреннему сопротивлению, и ИНИК имеет ту же величину, но инвертированное значение сопротивления, то внутреннее сопротивление и ИНИК окажутся параллельно друг другу. Следовательно, эквивалентное сопротивление равно.

То есть, комбинация реального генератора и ИНИК теперь будет вести себя как составной идеальный источник тока; его выходной ток будет одинаковым для любой нагрузки. В частности, любой ток, уходящий от нагрузки в эквивалентное сопротивление Нортона, будет поставляться вместо этого ИНИК. Идеальное поведение в этом применении зависит от точного соответствия сопротивления Нортона и сопротивления ИНИК. Пока , эквивалентное сопротивление комбинации будет больше , однако, если , эффект ИНИК будет пренебрежимо мал. Но когда

схема становится нестабильной (например, в разомкнутой системе). В частности, избыточный ток от ИНИК генерирует положительную обратную связь, которая приводит к тому, что напряжение, питающее нагрузку, достигает пределов источника питания. Уменьшая импеданс нагрузки (то есть заставляя нагрузку потреблять больший ток), можно снова стабилизировать систему генератор–NIC. В принципе, если эквивалентный источник тока Нортона заменить эквивалентным источником напряжения Тевенина, то VNIC эквивалентной величины можно было бы включить последовательно с последовательным сопротивлением источника напряжения. Любое падение напряжения на последовательном сопротивлении затем будет возвращено в схему VNIC. Однако VNIC, реализованный таким образом с использованием операционного усилителя, должен быть заземлен, поэтому такое применение непрактично. Поскольку любой источник напряжения с ненулевым последовательным сопротивлением может быть представлен как эквивалентный источник тока с конечным параллельным сопротивлением, ИНИК обычно помещают параллельно источнику при использовании для улучшения его импеданса.

Схемы с отрицательной импедансией

Отрицательное значение любого импеданса может быть получено с помощью преобразователя отрицательного импеданса (INIC, как показано в примерах ниже), включая отрицательную ёмкость и отрицательную индуктивность. NIC может также использоваться для создания парящих импедансов, таких как парящий отрицательный индуктор.