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yr=—Z2yr=—Z2十Z負(fù)阻變換器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解有源器件的特性及負(fù)阻電路的構(gòu)成2、學(xué)習(xí)使用負(fù)阻電路二、原理:所以輸入阻抗為ZinT1三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1、圖6-6(測(cè)V)R(Q) 300LI(mA)2、圖6-7(測(cè)V)R=400QLR(Q) 1501I(mA)500700800900300 400 500 10002000RL圖6-6:R(歐)3005007008009001000V(伏)I(毫安)R=V/IY=(R-Rt)/Rl*10O/1O0圖6-7:(Rt=400) R,15030040050010002000V(伏)I(毫安)r=v/iR理=-虬風(fēng)/(叫+艮)Y=(R-R )/R『 ' 理' 理*100/100實(shí)驗(yàn)六負(fù)阻變換器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解負(fù)阻變換器的原理及特性2、學(xué)習(xí)使用負(fù)阻變換器二、原理1、負(fù)阻變換器是由有源器件構(gòu)成的一種特殊阻抗變換器。它有兩種形式:一種是電流反向型負(fù)阻變換器,另一種是電壓反相型負(fù)阻變換器。本實(shí)驗(yàn)只研究電流反向型負(fù)阻變換器(以下簡(jiǎn)稱負(fù)阻變換器)。負(fù)阻變換器可以用運(yùn)算放大器構(gòu)成。如圖6-1所示。設(shè)運(yùn)算放大器為一理想運(yùn)算放大器(差動(dòng)電壓增益、輸入阻抗、帶寬均為無(wú)窮大,共模電壓增益、輸出阻抗、失調(diào)電壓、失調(diào)電流均為零。)

IUI——*~T0 —R[] □R- 尸氣+U, U平圖6-1由于所以U-U=012U=U12且U-U=IR1 0 1U-U=IR2 0 2所以IR=IR12I=I12由圖6-1,有U2=—ZI2所以輸入阻抗為UUZ—-1—-t—Z (6-1)in I I12由此可見(jiàn)輸入阻抗為負(fù)載阻抗的負(fù)值,因而可用它來(lái)實(shí)現(xiàn)各種負(fù)阻抗元件,當(dāng)負(fù)載為一電阻(rl)時(shí),輸入端等效為一負(fù)電阻(-rl)。若負(fù)載為電容,則輸入端等效為電感,反之亦然。2、 負(fù)阻變換器可等效為一個(gè)(有源)元件,它與普通的R、L、C元件進(jìn)行串一并聯(lián)時(shí),求無(wú)源元件等效阻抗的計(jì)算方法和計(jì)算公式同樣適用。3、用負(fù)阻變換器可以構(gòu)成具有負(fù)內(nèi)阻的電壓源,如圖6-2所示,為了求得它的端部特性。將圖中虛線內(nèi)的那一部分電路看作一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)。利用戴維南定理,由圖6-3所示電路得其開(kāi)路電壓U—U2S

圖6-3由圖6-4所示電路,得其等效電阻U"U"—廠RTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"R= 2= 1= 1 =—R\o"CurrentDocument"0I” I” I” S211這樣,圖6-2所示電路就簡(jiǎn)化為圖6-5所示電路。于是,得U=U—RI=U+RI (6-2)\o"CurrentDocument"2 S0 SS由此可見(jiàn),具有負(fù)內(nèi)阻的電壓源輸出電壓隨輸出電流的增大而增高。其端部特性如圖6-5(b)所示。圖6-4RLRL(a)(b)(a)圖6-54、當(dāng)將具有負(fù)內(nèi)阻的電壓源激勵(lì)R、L、C串聯(lián)電路時(shí),由于負(fù)內(nèi)阻的作用可使回路中的總電阻為零或?yàn)樨?fù)值,即可使該電路處于無(wú)阻尼(等幅振蕩)或負(fù)阻尼(發(fā)散振蕩)狀況。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、測(cè)量負(fù)阻電路的特性,按圖6-6接線,改變電阻RL為五個(gè)設(shè)定值。記下電流表及電壓表的讀數(shù)(注意電流表極性)。2、測(cè)量負(fù)阻和電阻的并聯(lián),按圖6-7接線,Rl取400Q,調(diào)電阻R]2、測(cè)量負(fù)阻和電阻的并聯(lián),按圖記錄相應(yīng)的電流表電壓表讀數(shù)。RLRLRLRL*3、具有負(fù)內(nèi)阻電壓源端口的伏安特性。接線如圖 6-8,RS為300歐,調(diào)Rl(從500歐開(kāi)始,取五個(gè)不同的阻值),記下相應(yīng)的電流表、電壓表讀數(shù)。RRL圖6-8注:*號(hào)項(xiàng)目為選做內(nèi)容。*4、用示波器觀察負(fù)阻元件與R、L、C串聯(lián)電路中各種阻尼情況下的響應(yīng)與狀態(tài)軌跡。實(shí)驗(yàn)線路如圖6-9所示。等效電路如圖6-10所示。圖中激勵(lì)源uS為方波電源,其幅值不超過(guò)5V?;芈返目傠娮铻?RS(R、電感的等效電阻rL及信號(hào)源內(nèi)阻之代數(shù)和)。其中方波電源的內(nèi)阻與其頻率和輸出電壓的幅值有關(guān)。線路接好后,先取R>RS(RS可在幾百歐內(nèi)調(diào)節(jié)),此時(shí)電路為過(guò)阻尼狀態(tài)。然后逐漸減小R(或增大RS),使電路分別處于臨界阻尼,欠阻尼,無(wú)阻尼和負(fù)阻尼等狀態(tài)。注意,在接近無(wú)阻尼和負(fù)阻尼情況時(shí),應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)R及RS。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、根據(jù)步驟1之V、I值,計(jì)算負(fù)阻抗變換器的阻值,并與理論數(shù)據(jù)相比較,計(jì)算相對(duì)誤差(以理論值為準(zhǔn)確值)。分析產(chǎn)生誤差的原因。2、根據(jù)步驟2之V、I值計(jì)算等效電阻,并與理論值比較。計(jì)算相對(duì)誤差(以理論值為準(zhǔn)確值)。分析產(chǎn)生誤差的原因。*3、在坐標(biāo)紙上作出具有負(fù)內(nèi)阻電源的端口伏安特性曲線。*4、在坐標(biāo)紙上描出各種阻尼情況下的響應(yīng)曲線和狀態(tài)軌跡。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、運(yùn)算放大器直流電源的極性不得接錯(cuò)。2、每次改換接線應(yīng)先切斷運(yùn)算放大器的直流電源

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