回转器的设计实验报告.doc

.-姓名： 赵 玲 学 号： 1010200219 回转器的设计摘要： 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 回转参数 模拟电感 正文：1、 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 2、 实验内容1、 用运算放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： 或 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=1.000 R8=1K : R8=2K V2=2.000 R8=1K R8=2K 由电路图知, R8/kV1/VI1/mAU2/VI2/mAg测/(g=I1/U2)g理/ 11.0001.000-1.0001.000-1.00-1.00021.0001.999-1.9991.000-1.00012.0002.000-2.0002.000-1.00022.0003.963-3.9631.982-1.000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“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等效复阻抗(输入阻抗)式中为负载的复阻抗显然，当负载阻抗 为电容性时，输入阻抗 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 且式中，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/,取上个实验的值，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2-5所测数据的表格f/HzC/uFU1与I1之间的时间/msU1与I1之间的相位差模拟电感L理论值/H模拟电感L测量值/H1000.52.49689.90.50.510012.49689.91.01.02000.51.24889.90.50.520011.24889.91.01.03000.50.83289.90.50.530010.83289.91.01.0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。3、 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。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