PSpice回转器电路仿真设计实验报告Word文档格式.docx
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实验日期实验地点
评定成绩审阅老师
1、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。
2、实验原理
1.
回转器是理想回转器的简称,它能将一端口上的电压(电流)“回转“成另一端口上的电
流(电压)。
端口变量之间的关系为:
I1=gU2或u1=-ri2
I2=-gU1u2=ri1
式中:
r、g为回转系数,r为回转电阻,g为回转电导。
2.两个负阻抗变换器实现回转器:
用电阻接入时:
Rin=1/(g2RL)
一般情况:
Zin=1/(g2ZL)
回转电导:
g=1/R
3、实验仿真软件
OrCADPSpice
4、实验步骤
1.测回转电导g:
实物实验步骤:
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U1,U2,I1,求g。
仿真步骤:
原理图如下,搭建如图原理图并运行仿真,观察并记录U1,U2,I1,求回转电导g。
2.记录不同频率下U1、I1的相位关系:
回转器输出端接电容,C分别取0.1μF、0.22μF,用示波器观察f分别为500Hz、1000Hz时U1和I1的相位关系。
原理图如下,其中电压源为VSIN(适合暂态分析),分析设置中选择暂态分析Transient,取合适的时间,用标记Mark功能标记U1和I1(实际标记的是采样电阻旁的电压),对C分别取0.1μF、0.22μF,对f分别取500Hz、1000Hz(在VSIN中修改FREQ参数),进行暂态分析,观察并记录波形。
3.测由模拟电感组成的并联谐振电路的Uc~f幅频特性:
取C1=0.1μF经回转器成为模拟电感,另取C=0.22μF,则f0=1.073kHz,符合要求。
信号源输出电压有效值保持为1.5V不变,改变频率(200Hz~2000Hz),测Uc的值,同时观察Us和Uc的相位关系。
(串联一取样电阻,阻值1kΩ)
原理图如下,其中电压源为VAC(适合频率扫描,有效值位1.5V),取C1=0.1μF经回转器成为模拟电感,另取C=0.22μF,则f0=1.073kHz,符合要求。
扫描设置选取ACSweep,Decade方式,200Hz~20kHz,每段100pts,MARK标记Uc,观察结果。
5、仿真结果与数据
1.测量回转电导g,仿真结果如图所示:
实验数据:
U1=22.48nAU2=16.05uAg=u1/1000/U2=1.00X10-3S
2.
回转器等效电感电路仿真;
U1-I1相位关系图(C=0.1uH,f=500Hz)
U1-I1相位关系图(C=0.1uH,f=1000Hz)
U1-I1相位关系图(C=0.22uH,f=500Hz)
U1-I1相位关系图(C=0.22uH,f=1000Hz)
3.RLC并联电路仿真结果;
Uc-f测量数据(部分)
频率/Hz
200
400
500
800
1000
UC/V
0.414
0.814
0.996
1.401
1.499
1200
1500
1800
2000
1074(f0)
1.490
1.360
1.213
1.115
1.504
Uc-f幅频曲线(实际扫描到8kHz)