回轉(zhuǎn)器電路設(shè)計(完整版,包括pspice仿真電路以及實驗數(shù)據(jù))

南京航空航天大學(xué)回轉(zhuǎn)器電路設(shè)計電路實驗報告姓名：李根根學(xué)號：031220720指導(dǎo)老師：王蕓一、實驗?zāi)康摹?2二、實驗儀器……………………….2三、實驗原理……………………….2四、實驗要求……………………….3五、用pspice軟件進行電路仿真并分析……………..….5六、實驗內(nèi)容………………………9七、實驗心得………….….….…..11八、附件（Uc–f圖）………….………..…..12一、實驗?zāi)康?．加深對回轉(zhuǎn)器特性的認(rèn)識，并對其實際應(yīng)用有所了解。2．研究如何用運算放大器構(gòu)成回轉(zhuǎn)器，并學(xué)習(xí)回轉(zhuǎn)器的測試方法。二、實驗儀器1．雙蹤示波器2．函數(shù)信號發(fā)生器3．直流穩(wěn)壓電源4．?dāng)?shù)字萬用表5．電阻箱6．電容箱7．面包板8．裝有pspice軟件的PC一臺三、實驗原理1．回轉(zhuǎn)器是理想回轉(zhuǎn)器的簡稱。它是一種新型、線性非互易的雙端口元件，其電路符號如圖所示。其特性表現(xiàn)為它能夠?qū)⒁欢丝谏系碾妷海ɑ蛘唠娏鳎盎剞D(zhuǎn)”成另一端口上的電流（或者電壓）。端口變量之間的關(guān)系為I1=gu2u1=-ri2I2=gu1u2=ri1式子中，r，g稱為回轉(zhuǎn)系數(shù)，r稱為回轉(zhuǎn)電阻，g稱為回轉(zhuǎn)電導(dǎo)。2．兩個負(fù)阻抗變換器實現(xiàn)回轉(zhuǎn)器圖中回轉(zhuǎn)電導(dǎo)為:四、實驗要求先利用pspice軟件進行電路仿真，（提示：仿真時做瞬態(tài)分析，信號源用Vsin，做頻率分析時，信號源用VAC）然后在實驗室完成硬件測試：1．用運算放大器構(gòu)成回轉(zhuǎn)器電路（電路構(gòu)成見實驗教材p216圖9-24，其中電阻R的標(biāo)稱值為1000Ω），測量回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)電導(dǎo)。2．回轉(zhuǎn)器的應(yīng)用——與電容組合構(gòu)成模擬電感。3．用電容模擬電感器，組成一個并聯(lián)諧振電路，并測出諧振頻率以及繪制其Uc~f幅頻特性曲線。具體要求：1．回轉(zhuǎn)器輸入端接信號發(fā)生器，調(diào)得Us=1.5V(有效值)，輸出端接負(fù)載電阻RL=200Ω，分別測出U1、U2及I1，求出回轉(zhuǎn)電導(dǎo)g。試回答改變負(fù)載電阻以及頻率的大小對回轉(zhuǎn)電導(dǎo)有何影響？2．回轉(zhuǎn)器輸出端接電容，C分別取0.1μF和0.22μF，用示波器觀察頻率為500Hz、1000Hz時U1和I1的相位關(guān)系，解釋模擬電感是如何實現(xiàn)的。要求畫出測試U1和I1的相位關(guān)系的接線圖，并用坐標(biāo)紙分別畫出兩個不同C值時的U1和I1波形，記錄其相位關(guān)系。說明模擬電感的實現(xiàn)與頻率的大小有何關(guān)系。3．用C1回轉(zhuǎn)后的模擬電感作并聯(lián)諧振電路，諧振頻率f0取1000Hz左右，確定C和C1的大小，信號源輸出電壓保持Us=1.5V(有效值)不變，改變頻率（200Hz~2000Hz）測量Uc的值，同時觀察us和uc的相位關(guān)系。（要求串聯(lián)一取樣電阻1kΩ）預(yù)習(xí)要求：1．畫出設(shè)計任務(wù)中完整的電路接線圖，明確I1的測量方法，建議取樣電阻取1kΩ。2．電容不要取大于1μF的電解電容，以免誤差大。報告要求：1．提交一份電路仿真實驗報告。2．現(xiàn)場整理測試數(shù)據(jù)和圖表，與仿真結(jié)果比較，給出比較詳細的分析和說明。3．列出RLC并聯(lián)諧振電路測量的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上繪制其Uc~f幅頻特性。3．總結(jié)該綜合性實驗的體會。五、用pspice軟件進行電路仿真并分析1．測量回轉(zhuǎn)電導(dǎo)g，仿真結(jié)果如圖所示：由仿真結(jié)果可知U1=1.25V;I1=250.05uAU2=249.99mV所以，g=i1/U2=250.05uA/249.99mV=1.00×2．回轉(zhuǎn)器等效電感電路仿真SU1，i1相位圖如下所示：C=0.1uFf=500HzC=0.1uFf=1000HzC=0.22uFf=500HzC=0.22uFf=1000Hz3．并聯(lián)諧振電路仿真Uc–f幅頻特性曲線Us–Uc相位關(guān)系圖六、實驗內(nèi)容1．測量回轉(zhuǎn)器的回轉(zhuǎn)電導(dǎo)。通過實驗測得：I1=246.0uAU1=1.2V;U2=243.2mV所以，g=i1/U2=246.0uA/243.2mV=1.01×S可見實驗值與理論值相符。當(dāng)負(fù)載電阻變化或者頻率變化時，對回轉(zhuǎn)電導(dǎo)沒有影響。2．測量回轉(zhuǎn)器的輸入伏安特性由圖像可知，當(dāng)頻率f分別取500Hz和1000Hz，電容C分別取0.1uF和0.22uF時，等效電感的感抗XL>>Ro,故從電路輸入端口看，電路近于純電感，其端口電壓與電流間的相位差約為90度?；剞D(zhuǎn)電感L=C/g^2,在電容C一定的情況下，g與頻率大小無關(guān)，所以回轉(zhuǎn)電感的大小與頻率無關(guān)。3．用電容模擬電感器，組成一個RLC并聯(lián)諧振電路，并測出諧振頻率。頻率/Hz相位/°Uc/V頻率/Hz相位/°Uc/V200900.20010590400700.4271200-25600580.7431300-32700530.9541400-40800401.1851600-45100071.5432000-691.5221.4261.2841.1420.9110.650七、實驗心得通過完成本次綜合性實驗的過程，我發(fā)現(xiàn)了自己在以前學(xué)習(xí)中的不扎實地方，本來以為自己會的地方，在真正運用的時候才發(fā)現(xiàn)掌握的并不是自己想的那樣好。比如pspi