产生负阻

Bob Zollo, Keysight Technologies电子工业解决方案集团电池测试解决方案架构师

我从事直流电源和电池的工作已经超过30年了，每天我都用欧姆定律V = I*R来解决一些与直流电源有关的问题或进行一些计算。如果有电流流动，电线、连接器、继电器、电阻或其他电路元件中就会出现电压下降。电流越大，电压降越大。电阻越大，导线越长，导线越细，直线连接越多，电压降也越大。用欧姆定律描述的电压降，通常是当有人遇到直流电路问题时我首先看到的东西。

一个电压下降只要欧姆定律中的R为积极的．R必须总是正的，怎么可能有负的电阻呢?在自然界中，R总是正的。但欧姆定律也适用于负R。与负R，当电流流过时，它增加的电压。这是不自然的，但却很有效。

消极抵抗的日常例子

负阻最常见的应用是遥感。它在高电流电源中被发现，在高电流下，用户更有可能在负载引线上遇到电压下降。利用遥感，电源本身可以调整其输出，以补偿负载引线的电压降，即使在电流变化。

为了实现遥感工作，电源必须有四个输出端子。“+”和“-”端子是标准电源输出端子，负载引线连接，并通过电流将流入被测设备(DUT)。这些也被称为力终端。另外两个端子是意义端子，通常标记为“+S”和“-S”。连接它们的导线称为感应引线(图1)．

1.利用遥感，在负载引线电压下降补偿，使电压在DUT是电源的程序电压。

检测端子是测量端子，具有高输入阻抗，因此没有电流流入检测端子。由于没有电流流入检测端子，电流就不会流过检测引线。如果没有电流流动，无论感测线的电阻或规格，感测线都不会有压降(可以使用细线，如18或22规格)。

因此，DUT的电压将出现在检测端子上，允许电源在DUT上检测实际电压。电源将调节输出端子上的电压，使检测端子上的电压精确地保持在程序设定的值，即使在电流变化期间通过负载引线的电压下降。

因此，从概念上讲，遥感使电源输出表现得像它与负载导线串联有一个负电阻，以克服电源输出导线连接DUT的电阻。当电流上升时，电源的输出电压也上升(在其输出端子)。同时，流过导线真正的正R的电流具有相等和相应的电压降。结果是在DUT的感觉点上有一个被调节的电压，而不管流过的电流大小。

产生负阻

我最近遇到了另一种负抗性的应用。在这个例子中，DUT是一个电池。这个特殊的电池测试要求电池在一个固定的R电压下，在低电流下，通过一个固定的R来充电。最简单的方法是在电源和电池之间的电源引线上加一个真正的R。然而，由于用户感兴趣的是在不同的R值下进行这个测试，使用一个真正的固定R值是不方便的，因为他们将被迫在每次通过测试时交换物理电阻(图2)．

2.在这个电池测试设置中，电源通过一个固定电阻RFixedReal缓慢地给电池充电。

相反，我们在电源引线中放置了一个真正的R(在本例中为10 â„μ)。当用户需要一个不同的值时，测试程序将额外的R与真实的R串联起来，如果用户需要的R小于10 â„μ total，则模拟的R将被实现一个负电阻(图3)．

为了模拟负R，运行在PC上的控制程序将连续循环。在循环的每次迭代中，程序将使用电源来测量流入电池的充电电流。然后，程序将利用欧姆定律计算出通过模拟的负R的电压上升值，并将计算出的电压上升值添加到正在为电池充电的程序供电输出恒定电压中。

3.模拟负电阻RSimNegR得到RNet = RFixedReal + RSimNegR。

因此，当电池充电时，电流下降，电压上升，通过负R变小。最终，恒压电源将驱动电池到其最终充电电压，此时没有充电电流流动，因此，没有电压下降或电压上升。

的表格在图3中，使用实际R为10 â„μ和模拟负R为-2 â„μ的试验设置来实现净R为8 â„μ的计算。

请注意，这种在测量-计算-重新编程循环中使用控制软件来模拟R的技术只适用于低频近直流应用。电池充电很慢，所以电流变化很慢。模拟电阻回路的每次迭代大约需要70 ms，控制程序才能测量电流(60 ms)，计算出新值(远小于1 ms)，并重新编程电压(10 ms)。这70毫秒相对于电池充电时电流的缓慢变化来说是非常快的。

(按下表格放大)

对于电池来说，这个模拟的R和真实的负R是无法区分的(如果存在这样的东西)，因此，净R(模拟的负R和真实R的总和)的行为完全像一个相同值的真实R。因此，我们创造了一个完全可编程的R，尽管速度接近直流。

请注意，这种模拟R技术也适用于模拟正电阻，但这是另一篇文章的主题。