回转器的设计实验报告文档格式.docx

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一、试验装置及设备装置

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试验板

二、试验内容

1、用运算放大器设计一个回转器电路并推导其基础方程

（a）基础原理:

①回转器示意图如图1-1,回转器端口量之间关系:

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所表示:

图1-1

图1-2

（b）试验仿真电路图以下图所表示:

①试验步骤:

电路图中:

R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=1kΩ,改变R8和一端电压U1,测量一端电流I1、另一端电压U2和电流I2,并统计在表格中。

②仿真截图:

V1=1.000R8=1KΩ

:

R8=2KΩ

V2=2.000R8=1KΩ

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

-1.00

2

1.999

-1.999

2.000

-2.000

3.963

-3.963

1.982

④结果分析:

由表格知,所测回转参数值与理论上回转器回转参数值吻合,从而验正了回转参数满足了基础方程。

2、将负载电容“回转”成一个电感量为0.1～1H模拟电感,用试验方法验证该模拟量电感特征及电感量正确性,并与理论值进行比较。

①回转器不仅能够使两个端口电流和电压相互回转,而且还含有回转阻抗性能．

②如图2-1,2-2所表示若在回转器输出端口②②接有复阻抗Z,在图示参考方向正弦激励作用下,从输入端口①①看进去等效复阻抗（输入阻抗）

式中

为负载复阻抗．

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

为11'

端口看进去等效电阻。

图2-1

图2-2

（b）仿真电路图如图所表示:

依据前面计算有L=C/

取上个试验

值,则要使L=0.1～1H,C=0.1～1μF。

本试验使用示波器来观察电流和电压相位差来判定是否回转成功,需要在输入端串联一个采样电阻以取得电流波形,取采样电阻R8=1000Ω,

观察电压与反向电流波形如图2-4所表示,仿真电路理论等效电路图如图2-3所表示,其电压与电流反向电流波形如图2-5所表示:

图2-3

②试验波形部分截图:

回转器电路,f=100HZ,C=0.5uF:

图2-4

对应等效电路图中电压与电流波形图:

图2-5

③所测数据表格

f/Hz

C/uF

U1与I1之间时间/ms

U1与I1之间相位差

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

1.0

200

1.248

300

0.832

④分析:

比较两波形图可知,两波形图几乎一致,则模拟成功。

从表格中也能够看出本试验能够得到一个很好纯电感。

三、试验结论

能够用运算放大器设计一个回转器,和回转器能够成功实现电容和电感及电容和电感相互转化,这极大方便了电路实现,有很强适用价值。

参考文件

[1]黄锦安《电路》北京:

机械工业出版社,.

[2]马鑫金《电工仪表与电路试验技术》机械工业出版社

[3]周淑阁《模拟电子技术基础》高等教育出版社

[4]黄修志《实现回转器一个方法》四川师范大学学报（自

然科学版）,1995