回转器电路设计(完整版,包括pspice仿真电路以及实验数据)

南京航空航天大学回转器电路设计电路实验报告姓名：李根根学号：031220720指导老师：王芸一、实验目的……………………….2二、实验仪器……………………….2三、实验原理……………………….2四、实验要求……………………….3五、用pspice软件进行电路仿真并分析……………..….5六、实验内容………………………9七、实验心得………….….….…..11八、附件（Uc–f图）………….………..…..12一、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I1=gu2u1=-ri2I2=gu1u2=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: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1000Ω），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．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Uc~f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=200Ω，分别测出U1、U2及I1，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0.1μF和0.22μF，用示波器观察频率为500Hz、1000Hz时U1和I1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I1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。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（200Hz~2000Hz）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1kΩ）预习要求：1．画出设计任务中完整的电路接线图，明确I1的测量方法，建议取样电阻取1kΩ。2．电容不要取大于1μF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Uc~f幅频特性。3．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：由仿真结果可知U1=1.25V;I1=250.05uAU2=249.99mV所以，g=i1/U2=250.05uA/249.99mV=1.00×2．回转器等效电感电路仿真SU1，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Uc–f幅频特性曲线Us–Uc相位关系图六、实验内容1．测量回转器的回转电导。通过实验测得：I1=246.0uAU1=1.2V;U2=243.2mV所以，g=i1/U2=246.0uA/243.2mV=1.01×S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0.1uF和0.22uF时，等效电感的感抗XL>>Ro,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/g^2,在电容C一定的情况下，g与频率大小无关，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/Hz相位/°Uc/V频率/Hz相位/°Uc/V200900.20010590400700.4271200-25600580.7431300-32700530.9541400-40800401.1851600-45100071.5432000-691.5221.4261.2841.1420.9110.650七、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pspi