Из приведенных формул можно выявить, что если любой элемент
электрической цепи по отношению к постоянному току является толь-
ко потребителем энергии, то по отношению к переменному току это
не всегда так. Из выражения (8) следует, что если сдвиг по фазе меж-
ду мгновенными значениями тока
i
и напряжения
u
равен
ϕ
= 0
, то
P
≈
>
0
. Элемент в данном случае является активным сопротивлени-
ем, потребляющим переменную мощность. При
|
ϕ
|
=
π/
2
элемент не
потребляет переменной мощности
P
≈
= 0
. В случае, когда сдвиг по
фазе
π/
2
<
|
ϕ
|
< π
или
π <
|
ϕ
|
<
3
π/
2
, мощность
P
≈
<
0
. В этом слу-
чае элемент уже не потребляет энергию переменного тока, а наоборот,
является ее источником, и сопротивление, которым обладает данный
элемент, называется отрицательным сопротивлением
R
−
=
u
i
<
0
[3].
Элемент электрической схемы, имеющий ОС
R
−
, способен выделять
мощность по переменному току и тем самым компенсировать потери
в присоединенной к нему электрической цепи. Наряду с этим элемент
с ОС способен преобразовывать энергию источника питания, в том
числе и источника постоянного тока, в переменную мощность [4].
Представим цепь, состоящую из источника напряжения
V
1
и двух
соединенных последовательно сопротивлений одинаковой величины,
но сразными знаками (
R
н
,
R
−
)
. Общее сопротивление такой цепи
равно нулю. Таким образом, отрицательное сопротивление может ком-
пенсировать положительное сопротивление такой же величины;
I
R
н
=
U
V
1
(
R
н
−
R
−
)
,
а
U
R
н
=
I
R
н
R
н
,
то мощность, потребляемая сопротивлением R
н
, равна
P
=
I
R
н
U
R
н
=
U
2
V
1
R
н
(1
−
R
−
/R
н
)
2
.
В случае когда
R
н
≈
R
−
,
I
вых
−→ ∞
может быть получен высо-
кий коэффициент усиления. Таким образом, мощность, потребляемая
сопротивлением нагрузки в цепи с отрицательным сопротивлением,
больше, чем в цепи без него. Дополнительная мощность может быть
получена только от отрицательного сопротивления, так как мощность,
отдаваемая источником, постоянна.
Рассмотрим схему усилителя (рис. 7), в которой в качестве устрой-
ства с отрицательным дифференциальным сопротивлением (NIC —
negative impedance converter) выступает пара токовых зеркал (ТЗ)
1
и
2
, охваченных положительной обратной связью по току.
В схеме усилителя источник тока
I
1
через токовое зеркало Вид-
лара на транзисторах
Q
5
,
Q
6
задает ток
I
0
, протекающий через
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2008. № 2 47
