回转器论文电工电子综合实验

1、电工电子综合实验论文回转器的设计时间：2009年4月19日回转器的设计摘要：1.用运算放大器设计一个回转器电路并推导其基本方程。回转器是理想回转器的简称。它是一种新型的双口元件。图1-1所示电路是一种用两个负阻抗变换器来实现的回转器电路。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）。2.测量回转器电路的回转参数g，验证其满足基本方程。按图1-1所示电路接线，回转器输入端u1接正弦信号US，电阻R0为100，电阻R为1k，负载电阻RL取2k，采样电阻r0取2k。固定正弦信号源频率在3kHz左右，在03V范围内，从低到高逐渐增加正弦信号u1幅值，记录下此时的u1、

2、u2和ur的读数。根据ur可得出输入电流i1，由u1、u2和i1可得出回转电导g和输入电阻Rin，并与理论计算值进行比较。3.将负载电容“回转”成一个电感量为0.1-1H的模拟纯电感，用实验的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。 式中egr2C关键字:回转器 回转电阻 回转电导 回转参数引言：回转器的概念是B.D.H.Tellegen于1948年提出的。六十年代由L.P.Huelsman及B.A.Sheei等人用运算放大器及晶体管电路实现。回转器是一种二端口器件。现用运算放大器设计一个回转器电路：1. 推导其基本方程。2. 测量其回转参数g，验证其满足基本方程。3.

3、将负载电容“回转”成一个电感量为0.1-1H的模拟纯电感，用实验的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。正文：一、实验材料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 有源电路实验板二、 实验内容1.用运算放大器设计一个回转器电路并推导其基本方程。回转器是理想回转器的简称。它是一种新型的双口元件。图1-1所示电路是一种用两个负阻抗变换器来实现的回转器电路。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）。端口量之间的关系为：（如图1-2）I1=gU2I2= gU1或写成U1= rI2U2=rI1式中g和r=分别称为回转电导和回

4、转电阻，简称回转常数。用矩阵形式可表示为或图1-1回转器电路图 图1-2回转器示意图2.测量回转器电路的回转参数g，验证其满足基本方程。按图1-1所示电路接线，回转器输入端u1接正弦信号US，电阻R0为100，电阻R为1k，负载电阻RL取2k，采样电阻r0取2k。固定正弦信号源频率在3kHz左右，在03V范围内，从低到高逐渐增加正弦信号u1幅值，记录下此时的u1、u2和ur的读数。根据ur可得出输入电流i1，由u1、u2和i1可得出回转电导g和输入电阻Rin，并与理论计算值进行比较。图2-1 回转器电路仿真图U1 / V 0.511.522.5U2 / V 0.1110.2220.3330.4

5、440.555Ur0 / V 0.2220.4440.6670.8891.112I1 /mA0.1110.2220.3340.4450.556回转电导g(10-3/ S )理论值 1.000测量值 1.0001.0000.9970.9980.998|g理-g测|(10-3/ S )000.0030.0020.002表格2-1由以上测量和计算可知，测量的回转参数与计算出的理论值基本符合，满足基本方程。3.将负载电容“回转”成一个电感量为0.1-1H的模拟纯电感，用实验的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。如图1-2若在回转器22端口接以负载阻抗ZL，则在11端口看入的输

6、入阻抗为如果负载阻抗ZL在11端口，则从22端口看入的等效阻抗为 由上可见，回转器的一个端口的阻抗是另一端口的阻抗的倒数(乘上一定比例常数)，且与方向无关(即具有双向性质)。利用这种性质，回转器可以把一个电容元件“回转”成一个电感元件或反之。例如在22端口接入电容C，在正弦稳态条件下,即ZL=，则在11端口看入的等效阻抗为式中，为11端口看入的等效电感。同样，在11端接电容，在正弦稳态条件下，从22看进去的输入阻抗in2为 式中egr2C图2-2用回转器和电容来模拟电感按图2-2接线如图2-3。函数发生器选定正弦波输出，调节函数发生器输出电压使=1V，在500Hz2KHz范围内变化函数发生器频

7、率，C分别等于1uF,510nF,100nF,用晶体管毫伏表测量在不同频率值时的Ui、U1及UR将数据记入表2-2，并计算出等效电感Leg。图2-3仿真图(1)C=1uF图2-4（1）f=700Hz图2-4（2）f=800Hz图2-4（3）f=900Hz图2-4（4）f=1kHz图2-4（5）f=1100HzC=1uFf0(kHz)0.70.80.91.01.1U1(mV)816845869889905UR(mV)328302278256236I1= UR/R(x10-6A)1641511391281180.820.891.001.111.221.001.001.001.001.000.180

8、.1100.110.22表格2-2(2)C=510nF 图2-5（1）f= 600Hz图2-5（2）f= 700Hz图2-5（3）f= 800Hz图2-5（4）f= 900Hz图2-5（5）f= 1kHzC=510nFf0(kHz)0.60.70.80.91.0U1(mV)627658687715741UR(mV)447431415398382I1= UR/R(x10-6A) 2242162081991910.450.490.520.570.620.510.510.510.510.510.060.020.010.060.09表格2-3(3)C=300nF图2-6（1）f= 100Hz图2-6（

9、2）f= 200Hz图2-6（3）f= 300Hz图2-6（4）f= 400Hz图2-6（5）f= 500HzC=300nFf0(kHz)0.10.20.30.40.5U1(mV)502507515526539UR(mV)449498495490485I1= UR/R(x10-6A) 2502492482452420.320.320.330.340.350.300.300.300.300.300.020.020.030.040.05表格2-4由以上3组测量及计算可知，将负载电容“回转”成一个电感量，其电感量存在一定误差，但基本与理论值相符，电感量比较准确。三实验结论可以用运算放大器设计一个回转器电路，回转器可以成功的实现电容和电感及电感和电容的相互转化，这极大的方便了电路的实现，有很强的适应价值。致谢：感谢南京理工大学自动化学院及电光学院部分老师的帮助和指导。感