RU2017325C1 - Two-pole element with negative resistance - Google Patents

Two-pole element with negative resistance Download PDF

Info

Publication number
RU2017325C1
RU2017325C1 SU4715945A RU2017325C1 RU 2017325 C1 RU2017325 C1 RU 2017325C1 SU 4715945 A SU4715945 A SU 4715945A RU 2017325 C1 RU2017325 C1 RU 2017325C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
transistors
collector
emitter
resistor
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Георгиевич Прокопенко
Original Assignee
Вадим Георгиевич Прокопенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вадим Георгиевич Прокопенко filed Critical Вадим Георгиевич Прокопенко
Priority to SU4715945 priority Critical patent/RU2017325C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2017325C1 publication Critical patent/RU2017325C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: generators of electric oscillations, active filters, damping compensation, amplifiers, threshold units. SUBSTANCE: device has four transistors, power supply, resistor. First and second transistors have opposite directions of junctions. Junction direction of third transistor is the same as direction of second one. Junction direction of fourth transistor is the same as direction of first one. Bases of first and third transistors as well as bases of second and fourth are connected. Emitter of first transistor and collector of third transistor are joined and connected to first terminal of two-pole element. Emitter of second transistor and collector of fourth transistor are joined and connected to second terminal of two-pole element. Resistor is inserted between connection points of first transistor collector and fourth transistor emitter and between connection points of second transistor collector and third transistor emitter. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в генераторах электрических колебаний, активных фильтрах, компенсаторах затухания в линиях связи, усилителях, пороговых устройствах. The invention relates to radio engineering and is intended for use in electric oscillation generators, active filters, attenuation compensators in communication lines, amplifiers, threshold devices.

Известно устройство с отрицательным сопротивлением (авт. св. СССР N 1325664, кл. Н 03 Н 11/44, 1987), содержащее первый и второй транзисторы противоположной структуры, первый и второй резисторы, включенные между коллектором одного и базой другого соответствующих транзисторов, третий резистор, включенный между базами транзисторов, четвертый и пятый резисторы, включенные между эмиттером одного и коллектором другого транзистора соответственно, источник тока, включенный между коллекторами транзисторов, причем выходные клеммы подключены к эмиттерам транзисторов. A device with negative resistance (ed. St. USSR N 1325664, class N 03 N 11/44, 1987), containing the first and second transistors of the opposite structure, the first and second resistors connected between the collector of one and the base of the other corresponding transistors, the third a resistor connected between the bases of the transistors, fourth and fifth resistors connected between the emitter of one and the collector of the other transistor, respectively, a current source connected between the collectors of transistors, and the output terminals are connected to the emitters t anzistorov.

Известно также устройство с отрицательным сопротивлением (Арефьев А.А., Баскаков Е.Н., Степанова Л.П. "Радиотехнические устройства на транзисторных эквивалентах p-n-p-n-cтруктуры. М.: Радио и связь, 1982, с. 13, табл. 1.2, рис. 7), содержащее первый и второй транзисторы противоположной структуры, первый и второй резисторы, включенные между базой и эмиттером каждого транзистора, третий резистор, включенный между базой первого и базой второго транзисторов, причем коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора, а коллектор второго - с базой первого транзистора, эмиттеры транзисторов являются выходами устройства. A device with negative resistance is also known (Arefyev A.A., Baskakov E.N., Stepanova L.P. "Radio engineering devices based on transistor equivalents of a pnpn structure. M: Radio and communication, 1982, p. 13, table 1.2. , Fig. 7), containing the first and second transistors of the opposite structure, the first and second resistors connected between the base and emitter of each transistor, the third resistor connected between the base of the first and base of the second transistors, the collector of the first transistor connected to the base of the second transistor, and collector of the second - with b Zoe first transistor, the emitters of the transistors are the outputs of the device.

Недостатком известных устройств является их повышенная сложность. Число внешних выводов, включая выводы подключения источников питания, превышает число выводов, между которыми наблюдается отрицательное сопротивление. Помимо этого в указанных устройствах, кроме резисторов, непосредственно конвертируемых в отрицательное сопротивление, необходимы дополнительные резисторы, предназначенные для задания режима схемы по постоянному току. Наличие в составе известных устройств большого числа резисторов затрудняет их реализацию в виде полупроводниковых микросхем. A disadvantage of the known devices is their increased complexity. The number of external terminals, including the terminals for connecting power sources, exceeds the number of terminals between which negative resistance is observed. In addition, in these devices, in addition to resistors directly converted to negative resistance, additional resistors are required that are used to set the circuit mode for direct current. The presence of a large number of resistors in the known devices makes it difficult to implement them in the form of semiconductor microcircuits.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является двухполюсный элемент с отрицательным сопротивлением (авт. св. СССР N 1325664, кл. Н 03 Н 11/44, 1987), содержащий первый и второй транзисторы противоположной структуры, эмиттеры которых соединены соответственно с первым и вторым выводами двухполюсного элемента, источник тока и резистор. The closest in technical essence to the proposed is a bipolar element with negative resistance (ed. St. USSR N 1325664, class N 03 N 11/44, 1987), containing the first and second transistors of the opposite structure, the emitters of which are connected respectively to the first and second the findings of a bipolar element, a current source and a resistor.

Недостаток этого устройства - наличие в его составе большого числа резисторов, а также дополнительных внешних выводов, кроме тех, между которыми наблюдается отрицательное сопротивление, что усложняет изготовление данного устройства в интегральном виде. The disadvantage of this device is the presence in its composition of a large number of resistors, as well as additional external outputs, except for those between which a negative resistance is observed, which complicates the manufacture of this device in an integral form.

Цель изобретения - упрощение устройства при интегральном изготовлении. The purpose of the invention is the simplification of the device with integrated manufacturing.

Поставленная цель достигается тем, что в двухполюсный элемент с отрицательным сопротивлением, содержащий первый и второй транзисторы противоположной структуры, эмиттеры которых соединены соответственно с первым и вторым выводами двухполюсного элемента, источник тока, резистор, введены третий и четвертый транзисторы, причем база третьего транзистора, по структуре аналогичного второму, соединена с базой первого транзистора, эмиттер третьего транзистора соединен с первым выводом резистора и коллектором второго транзистора, коллектор третьего транзистора соединен с эмиттером первого транзистора и первым выводом источника тока, база четвертого транзистора, по структуре аналогичного первому, соединена с базой второго транзистора, эмиттер четвертого транзистора соединен с вторым выводом резистора и коллектором первого транзистора, коллектор четвертого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и вторым выводом источника тока. This goal is achieved by the fact that in the bipolar element with a negative resistance, containing the first and second transistors of the opposite structure, the emitters of which are connected respectively to the first and second terminals of the bipolar element, a current source, a resistor, the third and fourth transistors are introduced, and the base of the third transistor, a structure similar to the second, connected to the base of the first transistor, the emitter of the third transistor is connected to the first output of the resistor and the collector of the second transistor, the collector t the third transistor is connected to the emitter of the first transistor and the first output of the current source, the base of the fourth transistor, similar in structure to the first, is connected to the base of the second transistor, the emitter of the fourth transistor is connected to the second output of the resistor and the collector of the first transistor, the collector of the fourth transistor is connected to the emitter of the second transistor and the second terminal of the current source.

Сопоставительный анализ прототипа и предложенного технического решения показывает, что последнее отвечает критериям "новизна" и "существенные отличия". A comparative analysis of the prototype and the proposed technical solution shows that the latter meets the criteria of "novelty" and "significant differences".

Положительный эффект достигается за счет введения дополнительных транзисторов и видоизменения связей между элементами устройства, что позволяет уменьшить число резисторов в схеме устройства до одного, а число внешних выводов - до двух. A positive effect is achieved by introducing additional transistors and modifying the connections between the elements of the device, which allows to reduce the number of resistors in the device circuit to one, and the number of external outputs to two.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема двухполюсного элемента с отрицательным сопротивлением. The drawing shows an electrical schematic diagram of a bipolar element with negative resistance.

Он содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 транзисторы, резистор 5, источник тока 6. It contains the first 1, second 2, third 3, fourth 4 transistors, resistor 5, current source 6.

Работу предлагаемого устройства будем рассматривать, полагая, что на схему устройства подан ток источника 6 и все транзисторы находятся в активном режиме. Также будем считать, что транзисторы работают на частотах много меньших f

Figure 00000001
- граничной частоты коэффициента передачи транзисторов по току в схеме с общей базой α, токи базы транзисторов пренебрежимо малы по сравнению с их коллекторными токами.We will consider the operation of the proposed device, assuming that a source 6 current is supplied to the device circuit and all transistors are in active mode. We also assume that transistors operate at frequencies much lower than f
Figure 00000001
- the cutoff frequency of the current transfer coefficient of the transistors in a circuit with a common base α, the base currents of the transistors are negligible compared to their collector currents.

Так как ток базы транзистора 1 равен току базы транзистора 3, а ток базы транзистора 4 равен току базы транзистора 2, то коллекторные токи этих транзисторов связаны следующими соотношениями:

Figure 00000002
=
Figure 00000003
;
Figure 00000004
=
Figure 00000005
, (1) где I1, I2, I3, I4 - коллекторные токи транзисторов 1-4 соответственно;
β1, β2, β3, β4, - коэффициенты усиления по току в схеме с общим эмиттером транзисторов 1-4 соответственно.Since the base current of transistor 1 is equal to the base current of transistor 3, and the base current of transistor 4 is equal to the base current of transistor 2, the collector currents of these transistors are connected by the following relationships:
Figure 00000002
=
Figure 00000003
;
Figure 00000004
=
Figure 00000005
, (1) where I 1 , I 2 , I 3 , I 4 are the collector currents of transistors 1-4, respectively;
β 1 , β 2 , β 3 , β 4 , are the current gain in a circuit with a common emitter of transistors 1-4, respectively.

Сумма коллекторных токов транзисторов 1 и 3, а также транзисторов 2 и 4 равна току I источника тока 6:
I1+I3=I2+I4=I. (2)
Совместное решение уравнений (1) и (2) позволяет определить коллекторные токи транзисторов:
I1=

Figure 00000006
I ; I3=
Figure 00000007
I ;
(3)
I2=
Figure 00000008
I ; I4=
Figure 00000009
I .The sum of the collector currents of transistors 1 and 3, as well as transistors 2 and 4, is equal to current I of current source 6:
I 1 + I 3 = I 2 + I 4 = I. (2)
The joint solution of equations (1) and (2) allows us to determine the collector currents of transistors:
I 1 =
Figure 00000006
I; I 3 =
Figure 00000007
I;
(3)
I 2 =
Figure 00000008
I; I 4 =
Figure 00000009
I.

Направление тока в резисторе 5 зависит от соотношения коллекторных токов транзисторов 1 и 4 и транзисторов 2 и 3. Если I1>I4 и I2>I3, то ток IR в резисторе протекает в направлении от коллектора транзистора 1 к коллектору транзистора 2, и равен
IR=I1-I4=I2-I3=

Figure 00000010
. (4)
Напряжение между точками а и б равно
Uаб=U
Figure 00000011
+U
Figure 00000012
-IRR+U
Figure 00000013
+U
Figure 00000014
, (5) где R - сопротивление резистора 5;
U
Figure 00000015
, U
Figure 00000016
, U
Figure 00000017
, U
Figure 00000018
- базоэмиттерные сопротивления транзисторов 1-4 соответственно.The direction of the current in resistor 5 depends on the ratio of the collector currents of transistors 1 and 4 and transistors 2 and 3. If I 1 > I 4 and I 2 > I 3 , then the current I R in the resistor flows in the direction from the collector of transistor 1 to the collector of transistor 2 , and equals
I R = I 1 -I 4 = I 2 -I 3 =
Figure 00000010
. (4)
The voltage between points a and b is equal to
U ab = U
Figure 00000011
+ U
Figure 00000012
-I R R + U
Figure 00000013
+ U
Figure 00000014
, (5) where R is the resistance of the resistor 5;
U
Figure 00000015
, U
Figure 00000016
, U
Figure 00000017
, U
Figure 00000018
- base emitter resistances of transistors 1-4, respectively.

Зададим некоторое приращение тока ΔI от дополнительного источника тока между точками а и б. При этом напряжение Uаб также получит некоторое приращение ΔU, равное сумме приращений базоэмиттерных напряжений транзисторов и приращения напряжения на резисторе
ΔU= -ΔI

Figure 00000019
I+ΔU
Figure 00000020
+ΔU
Figure 00000021
+ΔU
Figure 00000022
+ΔU
Figure 00000023
, (6) где ΔU
Figure 00000024
, ΔU
Figure 00000025
, ΔU
Figure 00000026
, ΔU
Figure 00000027
- приращения базоэмиттерных напряжений соответственно первого, второго, третьего и четвертого транзисторов.Let us set some current increment ΔI from an additional current source between points a and b. In this case, the voltage U ab will also receive a certain increment ΔU equal to the sum of the increments of the base-emitter voltages of the transistors and the voltage increment on the resistor
ΔU = -ΔI
Figure 00000019
I + ΔU
Figure 00000020
+ ΔU
Figure 00000021
+ ΔU
Figure 00000022
+ ΔU
Figure 00000023
, (6) where ΔU
Figure 00000024
, ΔU
Figure 00000025
, ΔU
Figure 00000026
, ΔU
Figure 00000027
- increments of the base-emitter voltages of the first, second, third and fourth transistors, respectively.

Динамическое сопротивление предложенного устройства между точками а и б равно отношению приращений тока и напряжения в этих точках
Zэ=

Figure 00000028
=-R
Figure 00000029
+
Figure 00000030
. (7)
При условии, что крутизна транзисторов достаточно велика, чтобы можно было считать динамические сопротивления эмиттера транзисторов (второе слагаемое в выражении (7)) пренебрежимо малыми по сравнению с сопротивлением резистора R, а также при β1 >> β3 , β2 >> β4, (8) эквивалентное динамическое сопротивление предложенного устройства будет приближенно равно Zэ ≈ -R. (9)
Таким образом, предлагаемый элемент с отрицательным сопротивлением выгодно отличается от известного тем, что, при прочих равных условиях (диапазон рабочих частот, величина отрицательного сопротивления, потребляемая мощность, элементная база) проще его по построению и имеет лишь два внешних вывода и только один резистор в схеме, непосредственно конвертируемый в отрицательное сопротивление, что упрощает его изготовление в интегральном виде.The dynamic resistance of the proposed device between points a and b is equal to the ratio of the current and voltage increments at these points
Z e =
Figure 00000028
= -R
Figure 00000029
+
Figure 00000030
. (7)
Provided that the steepness of the transistors is large enough so that the dynamic resistance of the emitter of transistors (the second term in expression (7)) can be considered negligible compared to the resistance of the resistor R, as well as for β 1 >> β 3 , β 2 >> β 4 , (8) the equivalent dynamic resistance of the proposed device will be approximately equal to Z e ≈ -R. (9)
Thus, the proposed element with negative resistance compares favorably with the fact that, ceteris paribus (operating frequency range, negative resistance value, power consumption, element base) it is simpler to construct and has only two external outputs and only one resistor in circuit, directly convertible into negative resistance, which simplifies its manufacture in integral form.

Claims (1)

ДВУХПОЛЮСНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ, содержащий первый и второй транзисторы противоположной структуры, эмиттеры которых соединены соответственно с первым и вторым выводами двухполюсного элемента, источник тока, резистор, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства при интегральном изготовлении, введены третий и четвертый транзисторы, причем база третьего транзистора по структуре аналогично второму, соединена с базой первого транзистора, эмиттер третьего транзистора соединен с первым выводом резистора и коллектором второго транзистора, коллектор третьего транзистора соединен с эмиттером первого транзистора и первым выводом источника тока, база четвертого транзистора, по структуре аналогичного первому, соединена с базой второго транзистора, эмиттер четвертого транзистора соединен с вторым выводом резистора и коллектором первого транзистора, коллектор четвертого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и вторым выводом источника тока. A TWO-POLE ELEMENT WITH A NEGATIVE RESISTANCE, containing the first and second transistors of the opposite structure, the emitters of which are connected respectively to the first and second terminals of the bipolar element, a current source, a resistor, characterized in that, in order to simplify the device for integral manufacturing, the third and fourth transistors are introduced, moreover, the base of the third transistor is similar in structure to the second, connected to the base of the first transistor, the emitter of the third transistor is connected to the first output of the resistor and the second transistor, the collector of the third transistor is connected to the emitter of the first transistor and the first output of the current source, the base of the fourth transistor, similar in structure to the first, is connected to the base of the second transistor, the emitter of the fourth transistor is connected to the second output of the resistor and the collector of the first transistor, the collector of the fourth transistor is connected with the emitter of the second transistor and the second output of the current source.
SU4715945 1989-07-06 1989-07-06 Two-pole element with negative resistance RU2017325C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4715945 RU2017325C1 (en) 1989-07-06 1989-07-06 Two-pole element with negative resistance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4715945 RU2017325C1 (en) 1989-07-06 1989-07-06 Two-pole element with negative resistance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2017325C1 true RU2017325C1 (en) 1994-07-30

Family

ID=21459392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4715945 RU2017325C1 (en) 1989-07-06 1989-07-06 Two-pole element with negative resistance

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2017325C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1325664, кл. H 03H 11/44, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5929710A (en) Cascode single-ended to differential converter
KR100351215B1 (en) Abnormal amplifiers and recombination circuits using them
KR0136873B1 (en) Band-gap reference voltage apparatus
KR940006365B1 (en) Current mirror circuit
KR19990008323A (en) Operational amplifier
KR100239619B1 (en) Voltage-current conversion circuit
RU2017325C1 (en) Two-pole element with negative resistance
JP3111460B2 (en) Voltage / absolute current converter circuit
US5475327A (en) Variable impedance circuit
US5534813A (en) Anti-logarithmic converter with temperature compensation
JPS6315766B2 (en)
JPS632487B2 (en)
JPS59211283A (en) Semiconductor device
JPH03109808A (en) Current mirror circuit having large current ratio
SU1385256A1 (en) Differential amplifier
SU1218445A1 (en) Amplifier with input current compensation
JPH0478044B2 (en)
SU1550597A1 (en) High frequency generator
SU1102019A1 (en) Differential amplifier
RU2105408C1 (en) Negative-resistance device
SU1504785A1 (en) Amplifying stage
SU1012420A1 (en) Voltage repeater
SU1720146A1 (en) Amplifier
RU1810974C (en) Push-pull voltage converter
RU2022443C1 (en) Voltage-controlled generator