回转器的设计实验报告.pdf

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1、姓姓名：名：赵赵玲玲学学号：号：1010200219 1010200219回转器的设计摘要：摘要：回转器是理想回转器的简称，是一种新型的双口元件。其特性表现为它能将一端口上的电压（或电流）“回转”为另一端口上的电流（或电压）。本文利用运算放大器实现负阻抗变换器电路，进而利用负阻抗变换器实现回转器。通过在 multisim11.0仿真软件中的模拟，验证了回转参数满足的基本方程以及回转器将负载电容“回转”为电感量的准确性。关键字：回转器关键字：回转器回转参数回转参数模拟电感模拟电感正文：正文：一、实验装置及设备装置双路稳压电源 函数发生器 交流毫伏表数字示波器有源电路实验板二、实验内容1、用运算放

2、大器设计一个回转器电路并推导其基本方程（a）基本原理：回转器示意图如图 1-1，回转器端口量之间的关系：I1=gU2 I2=-gU1或 U1=rI2 U2=-rI1式中 g 和 r（r=1/g）分别为回转电导和回转电阻,简称回转常数。用矩阵形式表示为：I2 g 0 U2或U1U2I10g U10-r I1r 0 I2 回转器电路图如图 1-2 所示：图 1-1图 1-2（b）实验的仿真电路图如下图所示：实验步骤：电路图中：R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=1k，改变 R8 和一端的电压 U1，测量一端电流 I1、另一端电压 U2 和电流 I2，并记录在表格中。仿真截图：V1=1.

3、000 R8=1K:R8=2KV2=2.000 R8=1KR8=2K由电路图知g理 1.0103S-1,|g测-g理|100%g理g 测/S1R8/kV1/I1/mU2/1V1.00021.00012.000AVI2/m(g=I1/U2g 理/S1A)-1.0010301.00-1.00001.00-1.0001031.99-1.99991.00-1.00010402.00-2.00002.00-1.000104022.0003.96-3.93631.98-1.0021040结果分析：由表格知，所测的回转参数的值与理论上回转器的回转参数值吻合，从而验正了回转参数满足了基本方程。2、将负载电容“

4、回转”成一个电感量为 0.11H 的模拟电感，用实验方法验证该模拟量的电感特性及电感量准确性，并与理论值进行比较。（a）基本原理：回转器不仅可以使两个端口的电流和电压互相回转，而且还具有回转阻抗的性能如图 2-1,2-2 所示若在回转器的输出端口 接有复阻抗 Z，在图示参考方向的正弦激励作用下，从输入端口看进去(的I2)g等效复阻抗(输入阻抗)Z1U1I1(gU2)I211()g2Ug2ZL2式中ZL为负载的复阻抗显然，当负载阻抗ZL为电容性时，输入阻抗Z1将为电感性若在输出端口接一电容元件 C，则从输入端口看，相当于一个电感元件 L 且Z112g ZL1g21jwc1jwc jwL式2g中L

5、 cg2，为 11端口看进去的等效电阻。图 2-1图 2-2（b)仿真电路图如图所示：实验步骤：根据前面的计算有 L=C/g2,取上个实验的g理 1.0103S-1值，则要使 L=0.11H，C=0.11F。本实验使用示波器来观察电流和电压的相位差来判断是否回转成功，需要在输入端串联一个采样电阻以获得电流波形，取采样电阻 R8=1000,观察电压与反向电流的波形如图 2-4 所示，仿真电路的的理论等效电路图如图 2-3 所示，其电压与电流反向电流波形如图 2-5 所示：图 2-3实验波形的部分截图：回转器电路，f=100HZ,C=0.5uF：图 2-4对应的等效电路图中电压与电流的波形图：图

6、2-5所测数据的表格f/HzC/uFU1与 U1 与 I1 模拟电 模拟电I1 之间 之 间 的 感 L 理 感 L 测的时间相位差论值/H量值/H/ms100100200200300300分析：比较两波形图可知，两波形图几乎一致，则模拟成功。从表格中也可以看出本实验可以得到一个较好的纯电感。三、实验结论可以用运算放大器设计一个回转器，和回转器可以成功的实现电容和电感及电容和电感的相互转化，这极大的方便了电路的实现，有很强的适用价值。0.510.510.512.49689.92.49689.91.24889.91.24889.90.83289.90.83289.90.51.00.51.00.51.00.51.00.51.00.51.0参考文献参考文献1 黄锦安 电路 北京：机械工业出版社，2008.2马鑫金 电工仪表与电路实验技术机械工业出版社3周淑阁模拟电子技术基础高等教育出版社4 黄修志 实现回转器的一种方法四川师范大学学报(自然科学版),1995