2.2.4 單運放負阻雙二極管串接非線性蔡氏電路

2.2.1節和2.2.3節的蔡氏電路中負電阻的非線性，前者是使用兩個負電阻的電流疊加，后者是使用負電阻的二極管鉗位，都要利用雙路直流穩壓電源的限幅性質，其穩定性受電源影響，并且設計都很困難。第三種電路設計方法使用二極管相對于地電平鉗位，脫離對于電源電壓的依賴[31,32]。

單運放負阻雙二極管串接非線性蔡氏電路原理圖如圖2.43所示。

圖2.43 單運放負阻雙二極管串接非線性蔡氏電路原理圖

從電路的非線性部分入口處（圖中運算放大器的反相輸入端）看進去，電路呈負電阻，負電阻的絕對值等于0.39kΩ。當輸入端電壓在0.39kΩ電阻兩端產生的電壓絕對值小于兩個二極管的導通電壓時，整個負電阻絕對值等于0.39kΩ；當兩個二極管導通電壓時，整個負電阻絕對值等于0.39kΩ與2kΩ的串聯。三折線與前面介紹的蔡氏二極管曲線相同。單運放負阻雙二極管串接非線性蔡氏電路EWB軟件仿真結果如圖2.44所示。

圖2.44 單運放負阻雙二極管串接非線性蔡氏電路EWB軟件仿真結果

上述電路需要提供兩組特殊電源，很不方便，因此可進行改進使用通用電源，如圖2.45所示。

圖2.45 改進的單運放負阻雙二極管串接非線性蔡氏電路原理圖

圖2.45所示電路的二極管電路利用了二極管及兩個電阻與0.36kΩ串聯的關系，也可以使用并聯關系，如圖2.46a所示，其改進電路如圖2.46b所示，這是第四種具有蔡氏二極管功能且完全相同的靜態非線性函數電路。

圖2.46 第四種負電阻蔡氏電路原理圖

第四種負電阻蔡氏電路EWB軟件仿真結果如圖2.47所示。

圖2.47 第四種負電阻蔡氏電路EWB軟件仿真結果