回轉(zhuǎn)器的設(shè)計實驗報告

./__趙玲學(xué)號：1010200219__趙玲學(xué)號：1010200219.回轉(zhuǎn)器的設(shè)計摘要：回轉(zhuǎn)器是理想回轉(zhuǎn)器的簡稱,是一種新型的雙口元件。其特性表現(xiàn)為它能將一端口上的電壓〔或電流〕"回轉(zhuǎn)"為另一端口上的電流〔或電壓〕。本文利用運算放大器實現(xiàn)負阻抗變換器電路,進而利用負阻抗變換器實現(xiàn)回轉(zhuǎn)器。通過在multisim11.0仿真軟件中的模擬,驗證了回轉(zhuǎn)參數(shù)滿足的基本方程以與回轉(zhuǎn)器將負載電容"回轉(zhuǎn)"為電感量的準確性。關(guān)鍵字：回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)參數(shù)模擬電感正文：實驗裝置與設(shè)備裝置雙路穩(wěn)壓電源函數(shù)發(fā)生器交流毫伏表數(shù)字示波器有源電路實驗板實驗內(nèi)容用運算放大器設(shè)計一個回轉(zhuǎn)器電路并推導(dǎo)其基本方程基本原理：①回轉(zhuǎn)器示意圖如圖1-1,回轉(zhuǎn)器端口量之間的關(guān)系：I1=gU2I2=-gU1或U1=rI2U2=-rI1式中g(shù)和r〔r=1/g〕分別為回轉(zhuǎn)電導(dǎo)和回轉(zhuǎn)電阻,簡稱回轉(zhuǎn)常數(shù)。用矩陣形式表示為：或②回轉(zhuǎn)器電路圖如圖1-2所示：圖1-1圖1-2〔b〕實驗的仿真電路圖如下圖所示：①實驗步驟：電路圖中：R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=1kΩ,改變R8和一端的電壓U1,測量一端電流I1、另一端電壓U2和電流I2,并記錄在表格中。②仿真截圖：V1=1.000R8=1KΩ:R8=2KΩV2=2.000R8=1KΩR8=2KΩ③由電路圖知,R8/k?V1/VI1/mAU2/VI2/mAg測/<g=I1/U2>g理/11.0001.000-1.0001.000-1.00-1.00021.0001.999-1.9991.000-1.00012.0002.000-2.0002.000-1.00022.0003.963-3.9631.982-1.000④結(jié)果分析：由表格知,所測的回轉(zhuǎn)參數(shù)的值與理論上回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)參數(shù)值吻合,從而驗正了回轉(zhuǎn)參數(shù)滿足了基本方程。2、將負載電容"回轉(zhuǎn)"成一個電感量為0.1～1H的模擬電感,用實驗方法驗證該模擬量的電感特性與電感量準確性,并與理論值進行比較?；驹恚孩倩剞D(zhuǎn)器不僅可以使兩個端口的電流和電壓互相回轉(zhuǎn),而且還具有回轉(zhuǎn)阻抗的性能．②如圖2-1,2-2所示若在回轉(zhuǎn)器的輸出端口②②接有復(fù)阻抗Z,在圖示參考方向的正弦激勵作用下,從輸入端口①①看進去的等效復(fù)阻抗<輸入阻抗>式中為負載的復(fù)阻抗．③顯然,當負載阻抗為電容性時,輸入阻抗將為電感性．若在輸出端口②②接一電容元件C,則從輸入端口①①看,相當于一個電感元件L且式中,為11'端口看進去的等效電阻。圖2-1圖2-2〔b>仿真電路圖如圖所示：①實驗步驟：根據(jù)前面的計算有L=C/,取上個實驗的值,則要使L=0.1～1H,C=0.1～1μF。本實驗使用示波器來觀察電流和電壓的相位差來判斷是否回轉(zhuǎn)成功,需要在輸入端串聯(lián)一個采樣電阻以獲得電流波形,取采樣電阻R8=1000Ω,觀察電壓與反向電流的波形如圖2-4所示,仿真電路的的理論等效電路圖如圖2-3所示,其電壓與電流反向電流波形如圖2-5所示：圖2-3②實驗波形的部分截圖：回轉(zhuǎn)器電路,f=100HZ,C=0.5uF：圖2-4對應(yīng)的等效電路圖中電壓與電流的波形圖：圖2-5③所測數(shù)據(jù)的表格f/HzC/uFU1與I1之間的時間/msU1與I1之間的相位差模擬電感L理論值/H模擬電感L測量值/H1000.52.49689.90.50.510012.49689.91.01.02000.51.24889.90.50.520011.24889.91.01.03000.50.83289.90.50.530010.83289.91.01.0④分析：比較兩波形圖可知,兩波形圖幾乎一致,則模擬成功。從表格中也可以看出本實驗可以得到一個較好的純電感。實驗結(jié)論可以用運算放大器設(shè)計一個回轉(zhuǎn)器,和回轉(zhuǎn)器可以成功的實現(xiàn)電容和電感與電容和電感的相互轉(zhuǎn)化,這極大的方便了電路的實現(xiàn),有很強的適用價值。參考文獻[1]黃錦安《電路》：機械工業(yè)