回转器电路设计

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1、南京航空航天大学电路实验报告回转器电路设计姓名：李根根学号：031220720指导老师：王芸目录实验目的实验仪器实验原理四、实验要求五、 用pspice软件进行电路仿真并分析六、 实验内容七、 实验心得八、 附件（Uc -f图）一、实验目的1 加深对回转器特性的认识，并对其实际应用有所了解。2 研究如何用运算放大器构成回转器，并学习回转器的测试方法二、实验仪器1 双踪示波器2 函数信号发生器3 直流稳压电源4 数字万用表5 电阻箱6 电容箱7 面包板8 装有pspice 软件的PC 一台三、实验原理1.回转器是理想回转器的简称。它是一种新型、线性非互易的双端口元件，其电路符 号如图所示。其特性

2、表现为它能够将一端口上的电压（或者电流）“回转”成另一 端口上的电流（或者电压）。端口变量之间的关系为11 = gu212 = gu1u1 = -ri2u2 = ri1式子中，r，g称为回转系数，r称为回转电阻，g称为回转电导2 两个负阻抗变换器实现回转器图中回转电导为：曲化紳四、实验要求先利用pspice软件进行电路仿真，（提示：仿真时做瞬态分析，信号源用Vsin ,做频率分析时，信号源用 VAC）然后在实验室完成硬件测试：1 .用运算放大器构成回转器电路（电路构成见实验教材p216图9-24，其中电阻R的标称值为1000 Q）,测量回转器的回转电导。2 .回转器的应用与电容组合构成模拟电感

3、。3 .用电容模拟电感器，组成一个并联谐振电路，并测出谐振频率以及绘制其Ucf幅频特性曲线。具体要求：1 .回转器输入端接信号发生器，调得Us=1.5V（有效值），输出端接负载电阻 RL=200 Q, 分别测出U1、U2及11，求出回转电导g。试回答改变负载电阻以及频率的大小对回转电导有何影响？2 .回转器输出端接电容，C分别取0.1 口和0.22 口 F，用示波器观察频率为500Hz、1000Hz时U1和11的相位关系，解释模拟电感是如何实现的。要求画出测试U1和11的相位关系的接线图，并用坐标纸分别画出两个不同C值时的U1和I1波形，记录其相位关系。说明模拟电感的实现与频率的大小有何关系。

4、3 用C1回转后的模拟电感作并联谐振电路，谐振频率 f0取1000Hz左右，确定C和 C1的大小，信号源输出电压保持 Us=1.5V（有效值）不变，改变频率（200Hz2000Hz ） 测量Uc的值，同时观察us和uc的相位关系。（要求串联一取样电阻 1k Q）预习要求：1 画出设计任务中完整的电路接线图，明确11的测量方法，建议取样电阻取 1k Qo2 .电容不要取大于1 口 F的电解电容，以免误差大。报告要求：1 .提交一份电路仿真实验报告。2 .现场整理测试数据和图表，与仿真结果比较，给出比较详细的分析和说明。3 .列出RLC并联谐振电路测量的数据，在坐标纸上绘制其Ucf幅频特性。3 .

5、总结该综合性实验的体会。五、用pspice软件进行电路仿真并分析1 测量回转电导g，仿真结果如图所示：CFSuA.ijl呼.JI2S0 Odu 1 2S0*flA2002 973mA由仿真结果可知U1 = 1.25V ;11 = 250.05uAU2 = 249.99mV所以， g = i1 / U2 = 250.05uA / 249.99mV = 1.00- S X2 .回转器等效电感电路仿真U1 , i1相位图如下所示:C=0.1uFf=500HzC=0.1uFf=1000HzC=0.22uFf=500HzC=0.22uFf=1000Hz3 .并联谐振电路仿真ii 11Uc -f幅频特性曲

6、线Us -Uc相位关系图六、实验内容1 测量回转器的回转电导U1 = 1.2V ;11 = 246.0UAU2 = 243.2mV通过实验测得：所以， g = i1 / U2 = 246.0uA / 243.2mV = 1.01. . S X可见实验值与理论值相符。当负载电阻变化或者频率变化时，对回转电导没有影响。2 .测量回转器的输入伏安特性由图像可知，当频率 f分别取500Hz和1000Hz，电容C分别取O.luF和0.22uF时，等效电感的感抗 XLRo,故从电路输入端口看，电路近于纯电感，其端口电压与电流间的相位差约为 90度。回转电感L=C/gA2，在电容C 一定的情况下，g与频率大

7、小无关，所以回转电感的大小与频率无关。3 .用电容模拟电感器，组成一个 RLC并联谐振电路，并测出谐振频率频率/Hz2004006007008001000相位/ 90705853407Uc/V0.2000.4270.7430.9541.1851.543频率/Hz105912001300140016002000相位/ 0-25-32-40-45-69Uc/V1.5221.4261.2841.1420.9110.650七、实验心得通过完成本次综合性实验的过程，我发现了自己在以前学习中的不扎实地方， 本来以为自己会的地方，在真正运用的时候才发现掌握的并不是自己想的那样好。 比如pspice软件的使用，本来以为按书上的步骤一步一步来就做好了，也以为自己掌握了它的使用方法，但到了真正运用该软件去解决问题是才发现事实并非如 此，面对pspice时，大脑一片茫然，只得翻书重新认真学习使用方法，最终才灵 活运用该软件得到自己想要的结果。并且通过本实验的不断出错及改错，巩固了我的理论知识，也增强了我面对元 器件或实验仪器出现问题时的判断调试及解决问题的能力，不再像刚开始时仪器 一有问题便问老师了。本实验加深了我对运算放大器的使用的更深理解，也知道了可以用回转器来模 拟电感元件，使得实验电路的搭建更加简便。八、附件（Uc -f图）