负阻抗变换器和回转器的设计.doc

负阻抗变换器和回转器的设计
实验任务
测量负电阻的伏安特性
测量内负阻电压源的外特性
并联电路的测量
并联谐振电路特性的研究

。
。
3. 研究回转器的特性,学****测量回转器的参数
4. 了解回转器的某些应用。
5. 利用回转器电路进行并联谐振

3. 理论知识
(1)基本理论

负阻抗是电路理论中一个重要基本概念,在工程实践中也有广泛的应用。负阻抗的产生除了某些非线性元件(如隧道二极管)在某段电压及电流范围内具有负阻抗特性外,一般都是由一个有源双端口网络来构成一个等值的线性负阻抗。当网络由线性集成电路或晶体管等元件组成时,这样的网络就成为一个负阻抗变换器。
按有源网络输入电压、电流之间的关系,可分为电流倒置型INIC和电压倒置型UNIC两种(-1)。
运放构成的INIC电路(-2)
本电路中
基本特性和运算规则
当为线性纯阻时,—,其特性曲线在曲线上为一条通过原点且处于二、四象限(-3)。当输入电压为正弦信号时,输入电流与输入电压反相如图(-4)。
串联及并联
当普通的无源、、元件和负阻抗变换器—作串联、并联连接时,其等值阻抗的计算方法与无源元件的串、并联计算公式相同。均为:
,
从上式可以看出等值阻抗会呈现正阻和负阻两种情况。在电源工作的的电路要尽量避免等于零或接近零的状态。
(3). 理想回转器是一种无源非互易的二端口网络,其特性表现为它的某一端口上的电流(或电压)能够“回转”成为另一端口的电压(或电流)。(--2)
在任意瞬间回转器所吸收的功率总和为:,所以回转器既不吸收也不发出功率,是无源器件。
在回转器的Y参数和Z参数中, , 所以回转器是一种非互易元件。
(4). 在实际回转器中,由于不完全对称,其电流、电压关系为: 回转电导和比较接近,但是不相等,所以实际回转器是一种有源器件。
(5). 运算放大器构成的回转器(-3)
本电路是由两个负阻抗变换器来实现的,变换过程如下:

即
当时
则
(2)应用理论
1. 负阻抗变换器的逆变作用(与频率有关,)
根据定义
(1)当为电容时,,,等值电感与频率有关。
(2)当为电感时,,,等值电容与频率有关。
2. 负阻抗变换器的逆变作用B(与频率无关,-5)
当R与负阻抗相并联时,其结果
;
当R与负阻抗元件相并联时,其结果
等值电容与频率无关。
3. 负阻抗电压源
(1)正内阻电压源外特性: 其中作为电源内阻,
(2)负内阻电压源(--7)
当正内阻电压源通过负阻抗变换器接入后,其回路的电流
当时, 回路的实际电流反相,得到负内阻电压源的外特性
4. 回转器的逆变作用
在回转器的输出端接一负载时,其输入阻抗:
这种输出阻抗回转成输入阻抗的特性称为逆变作用。
当时,等值电阻; ;
当时等值电容;
当时, 等值电容;
5. 利用回转器组成高通滤波电路
(1)用回转器组成高通滤波器(-5所示)
由电路2-2’端阻抗为
由1-1’端的等效输入阻抗等值电感