Wzmacniacz o ujemnej impedancji wyjściowej

Chciałbym zaprezentować bardzo interesujące rozwiązanie wzmacniacza, którego impedancja wyjściowa może przyjmować ujemne wartości (rys. 1).

W układzie tym występuje prądowe szeregowe dodatnie sprzężenie zwrotne. Na wejściu bloku o wzmocnieniu napięciowym $k > 0$ znajduje się sumator napięć. Impedancja wyjściowa $Z_\text{wy}$ tego wzmacniacza wynosi

$$\boxed{Z_\text{wy} = Z_\text{s}(1 - k)} \tag{1}$$

Zatem dla $\boldsymbol{k > 1}$ przyjmuje ona wartości ujemne. Uwidacznia się tutaj ważna funkcja impedancji szeregowej $Z_\text{s}$ – jest ona impedancją prototypową dla osiągnięcia żądanej $Z_\text{wy}$.

Nasuwa się pytanie, po co w ogóle moglibyśmy chcieć posiadać wzmacniacz o ujemnej impedancji wyjściowej? Otóż taki wzmacniacz może mieć ciekawe zastosowanie w audio, w kontekście bezpośredniego zasilania głośnika. Dzięki ujemnej impedancji możemy głośnik zasilać jakby poprzez „tylne drzwi” (back door), omijając $R_\text{DC}$ i/lub $L$ rozproszenia cewki (przynajmniej częściowo). Stwarza to dodatkowe możliwości w porównaniu do zasilania poprzez „oficjalne” zaciski głośnika. Również możemy niwelować rezystancję długich przewodów połączeniowych pomiędzy wzmacniaczem, a kolumną głośnikową.

Przeanalizujmy zatem ten wzmacniacz w kontekście współpracy z pojedynczym głośnikiem (bez zwrotnicy).