負性インピーダンス変換器
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/22 05:54 UTC 版)
「負性抵抗」の記事における「負性インピーダンス変換器」の解説
負性インピーダンス変換器（左）と I–V 曲線（右）。曲線の赤い領域で負性微分抵抗を持ち、灰色の領域で電力を発生できる。 よく知られた能動抵抗回路に、図に示す負性インピーダンス変換器（NIC）がある。抵抗器 R 1 {\displaystyle R_{\text{1}}} 二つとオペアンプにより構成されたゲイン2の負帰還非反転増幅器である。オペアンプの出力電圧は以下で与えられる。 v o = v ( R 1 + R 1 ) R 1 = 2 v {\displaystyle v_{\text{o}}={\frac {v(R_{1}+R_{1})}{R_{1}}}=2v} そのため入力に電圧 v {\displaystyle v} を印加すると同じ電圧が Z {\displaystyle Z} の両端に逆向きに加わり、そこに流れた電流が入力から出ていく。電流の値は i = v − v o Z = v − 2 v Z = − v Z {\displaystyle i={\frac {v-v_{\text{o}}}{Z}}={\frac {v-2v}{Z}}=-{\frac {v}{Z}}} であり、したがって回路の入力インピーダンスは以下となる。 z in = v i = − Z {\displaystyle z_{\text{in}}={\frac {v}{i}}=-Z\,} こうしてインピーダンス Z {\displaystyle Z} が − Z {\displaystyle -Z} に変換される。 Z {\displaystyle Z} が抵抗 R {\displaystyle R} の抵抗器であれば、オペアンプの線形動作範囲 V S / 2 < v < − V S / 2 {\displaystyle V_{\text{S}}/2<v<-V_{\text{S}}/2} 内で入力インピーダンスは − R {\displaystyle -R} の線形「負性抵抗器」としてふるまうことになる。この入力ポートを一つの素子であるかのように扱って別の回路に組み込む。負性インピーダンス変換器を用いると回路の不要な正抵抗を打ち消すことができる。たとえば、最初に開発されたのは電話線の抵抗を打ち消して中継器として機能させるためだった。
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