回转器的设计实验报告

./__赵玲学号：1010200219__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与回转器将负载电容"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：实验装置与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实验内容用运算放大器设计一个回转器电路并推导其基本方程基本原理：①回转器示意图如图1-1,回转器端口量之间的关系：I1=gU2I2=-gU1或U1=rI2U2=-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②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：①实验步骤：电路图中：R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=1kΩ,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。②仿真截图：V1=1.000R8=1KΩ:R8=2KΩV2=2.000R8=1KΩR8=2KΩ③由电路图知,R8/kΏV1/VI1/mAU2/VI2/mAg测/<g=I1/U2>g理/11.0001.000-1.0001.000-1.00-1.00021.0001.999-1.9991.000-1.00012.0002.000-2.0002.000-1.00022.0003.963-3.9631.982-1.000④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0.1～1H的模拟电感,用实验方法验证该模拟量的电感特性与电感量准确性,并与理论值进行比较。基本原理：①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．②如图2-1,2-2所示若在回转器的输出端口②②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①①看进去的等效复阻抗<输入阻抗>式中为负载的复阻抗．③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②②接一电容元件C,则从输入端口①①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：①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=0.1～1H,C=0.1～1μF。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=1000Ω,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2-3②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2-5③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/H1000.52.49689.90.50.510012.49689.91.01.02000.51.24889.90.50.520011.24889.91.01.03000.50.83289.90.50.530010.83289.91.01.0④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。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与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》：机械工业