回转器的设计实验报告.docx
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回转器的设计实验报告
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：
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=2KΩ
V2=2.000R8=1KΩ
R8=2KΩ
③由电路图知
R8/kΏ
V1/V
I1/mA
U2/V
I2/mA
g测/
（g=I1/U2）
g理/
1
1.000
1.000
-1.000
1.000
-1.00
-1.00
0
2
1.000
1.999
-1.999
1.000
-1.00
0
1
2.000
2.000
-2.000
2.000
-1.00
0
2
2.000
3.963
-3.963
1.982
-1.00
0
④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及电感量准确性，并与理论值进行比较。
（a）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2-3
②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
③所测数据的表格
f/Hz
C/uF
U1与I1之间的时间/ms
U1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/H
100
0.5
2.496
89.9
0.5
0.5
100
1
2.496
89.9
1.0
1.0
200
0.5
1.248
89.9
0.5
0.5
200
1
1.248
89.9
1.0
1.0
300
0.5
0.832
89.9
0.5
0.5
300
1
0.832
89.9
1.0
1.0
④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》：
机械工业，2008.
[2]马鑫金《电工仪表与电路实验技术》机械工业
[3]周淑阁《模拟电子技术基础》高等教育
[4]黄修志《实现回转器的一种方法》师大学学报（自
然科学版）,1995
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