1、精選優質文檔-傾情為你奉上 電工電子綜合實驗運算放大器電路應用 負阻抗變換器和旋轉器設計學院 電光學院班級 學號 姓名 2012年4月13日 運算放大器電路應用旋轉器設計摘要：用運算放大器設計一個旋轉角=-30°（順時針），定標系數R=1k旋轉器電路。并使用multisim軟件實現對其的仿真。關鍵字：運算放大器 旋轉器 負電阻 Multisim10 Excel引言：旋轉器可以將線性或非線性元件在u-i平面上旋轉一個角度，產生新的電路元件。通過線性和非線性元件做負載，驗證旋轉角度。正文：實驗原理：旋轉器電路原理簡述如下：旋轉器符號： 圖a可以將線性或非線性元件在ui平面旋轉一個角度，產

2、生新的電路元件。旋轉器“旋轉”前后圖b：圖b若將一個具有圖b中A的ui特性的非線性電阻元件接在圖a的U2 端口，則在圖a的U1端口得到圖b中B的u-i特性曲線。曲線B是曲線A反時針旋轉了角。設曲線A上任意一點P(u，i),離遠點距離為r，則有u=rcos1 i=rsin1 (1)點P逆時針旋轉了角后到Q點，坐標（u1 , i1 ）為u1rcos(+)=rcos cosrsin sin；（2） i1 =rsin(+)=rcos sinrsin cos；（3） 將式（1）代入式（2），得：u1=ucosisin （4） 將式（1）代入式（3），得：i1=usinicos （5） 式（4）中，cos

3、無量綱，sin是電阻的量綱，因而要乘一個定標系數R。定標系數R的大小取決于u-i曲線中電壓和電流的單位，Ru/i。式（4）成為：u1=ucosiRsin (6) 同樣，式（5）中cos無量綱，sin是電導的量綱，要除一個定標系數R。因而式（5）成為：i1=usin/Ricos (7) 在圖a中，定義i=i2，u=u2，因此有參數方程：u1=u2cosi2Rsin，i1=u2sin/Ri2cos （8） 即用T形電阻網絡的旋轉器來實現，對應 參數的3個電阻是：， （9）因此 有 (10) 式（10）中,R為定標系數。由于定義了逆時針為正，對于旋轉順時針即為:角,故在順時針旋轉時，式（10）中R3

4、為負,即R3是負電阻，圖(c)就可以實現旋轉器的功能。R1R2R3圖（c）根據以上原理，我們與實現一旋轉角為-15-85度（順時針）的旋轉器，對于不同的角度，電路中個參數應為R1=R2，R3應該有不同的值，但正如我們所知的那樣，現如今的實驗室并沒有負電阻的存在，因此我們需要設計出負電阻。電路P99可知，只需用一個運算放大器，對其設定特定參數即可達到目標，其原理如下：（虛線部分所示） i i3+ ui - i1 i2由虛斷，得i=i3,i2=i1=ui/R1 。虛短特性知：i1=ui/R1，i3R3 +i2R2=0,故i3=-uiR2/R1R3，輸入電阻為Ri=ui/i=-R1R3/R2。該運算

5、放大器構成的電路實現了負電阻。實驗內容:1， 負阻抗變換器改變V1值，測量負電阻值，觀察實際結果與理論值是否相符 VI/v567891011121314I/mA-2.504-3.005-3.505-4.004-4.505-5,004-5.503-6.006-6.506-7.005R3/k-1.997-1.997-1.997-1.998-1.998-1.998-1.999-1,998-1.998-1.999E=|21.998/2|=0.10. E值很小，所以可得出所測負電阻值接近于理論值。2，旋轉器（1）使用1k的電阻作為負載，改變電源電壓，讀取電流表和電壓表讀數，測量并計算旋轉前后的角度，驗證

6、旋轉器功能。（2）將線性電阻改為非線性元件二極管，重復（1）步驟，驗證實驗。結果討論與總結：根據實驗數據得出，本實驗滿足了最初的要求，R=1,旋轉角達到了-30度。在實驗中，各元件參數的選取對實驗結果很重要，如電阻值的選取。在做非線性元件實驗時，U的取值也很重要，我最初沒有考慮到二極管的特性（電壓到達一定值時，電壓變化很小，而電流變化很大，可近似看做一條導線），取值較大，結果所做的圖形沒有達到預期效果。二極管的曲線只是呈現了一條直線，于是又重新選取U的值，完成了實驗。在實驗數據中發現，在一定的范圍內，所選取的電壓越大，實驗結果越接近理論值。整個實驗中，運用了multisim, word，excel軟件，由于操作不熟練，耗費了較多時間致謝