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回转器一、实验目的1. 掌握回转器的基本特性2. 测量回转器的基本参数3. 了解回转器的应用 二、原理说明1. 回转器是一种有源非互易的新型两端口网络元件， 电路符号及其等效电路如图23-1(a)、(b)所示。
图 23-1 理想回转器的导纳方程如下： I 1 0 g u 1＝ ，或写成 i 1＝gu 2 ，i 2＝－gu 1 I 2 -g 0 u 2也可写成电阻方程：u 1 0 -R i 1＝ ，或写成u 1＝－R i 2 ，u 2＝R i 1 u 2 R 0 i 2式中g 和R 分别称为回转电导和回转电阻，统称为回转常数。
2. 若在2-2'端接一电容负载C ，则从1-1'端看进去就相当于一个电感，即回转器能把一个电容元件“回转”成一个电感元件；相反也可以把一个电感元件“回转”成一个电容元件，所以也称为阻抗逆变器。
2-2'端接有C 后，从1-1'端看进去的导纳Y i 为2222211/i u g g i gu u i Y i -=-== C j Z i u L ω122=-= Lj C j g Y i ωω1/2==∴，式中2g C L =为等效电感。
3. 由于回转器有阻抗逆变作用，在集成电路中得到重要的应用。
因为在集成电路制造中，制造一个电容元件比制造电感元件容易得多，我们可以用一带有电容负载的回转器来获得数值较大的电感。
图23-2为用运算放大器组成的回转器电路图。
11,2,2u i1i 2u 2(a )11,u i1(b )图 23-2三、实验设备四、实验内容实验线路如图23-3所示。
R S 跨接于DG06挂箱中G 线路板左下部的二个插孔间。
1. 在图23-3的2-2'端接纯电阻负载（电阻箱）， 信号源频率固定在1KHz ，信号源电压≤3伏。
图 23-3用交流毫伏表测量不同负载电阻R L 时的 U 1、U 2 和U RS ， 并计算相应的电流I 1、I 2和回转常数g ，一并记入表23-1中。
回转器实验报告回转器实验报告引言：回转器是一种常见的实验装置，用于研究物体在旋转时产生的力和动力学特性。
本次实验旨在通过构建一个简单的回转器装置，探究回转器的基本原理和运行机制，并分析其在不同条件下的性能表现。
一、实验目的本实验的主要目的如下：1. 理解回转器的基本原理和结构；2. 探究回转器在不同转速下的性能变化；3. 分析回转器在不同负载条件下的工作特性；4. 讨论回转器在实际应用中的局限性和改进方向。
二、实验装置与方法1. 实验装置：本次实验所使用的回转器装置主要包括一个电动机、一个转轴、一个负载轮和一套数据采集系统。
电动机通过转轴将动力传递给负载轮，数据采集系统用于记录转轴转速和负载轮的转动情况。
2. 实验方法：在实验开始前，首先将电动机与转轴连接，并将负载轮安装在转轴上。
然后，通过调节电动机的转速，记录不同转速下转轴的转动情况。
接着，改变负载轮上的负载，记录不同负载条件下转轴的转速和负载轮的转动情况。
最后，根据实验数据进行分析和讨论。
三、实验结果与讨论1. 回转器转速与负载关系：根据实验数据，我们可以得出回转器的转速与负载之间存在一定的关系。
当负载增加时，回转器的转速会下降；当负载减小时，回转器的转速会增加。
这是因为负载的增加会增加回转器所需的力矩，从而降低转速。
2. 回转器转速与电动机转速关系：实验还表明，回转器的转速与电动机的转速之间存在一定的关系。
当电动机的转速增加时，回转器的转速也会增加；当电动机的转速减小时，回转器的转速也会减小。
这是因为电动机提供的动力直接影响着回转器的转速。
3. 回转器的性能与负载轮材料的关系：在实验中，我们还发现负载轮的材料对回转器的性能有一定的影响。
当负载轮的材料较轻时，回转器的转速会相对较高；当负载轮的材料较重时，回转器的转速会相对较低。
这是因为负载轮的材料质量会影响回转器所需的力矩。
四、实验结论通过本次实验，我们得出了以下结论：1. 回转器的转速与负载之间存在一定的关系，负载增加会导致转速下降。
回转器的特性及应用回转器，又称旋转器，是一种实现物体回转运动的装置，由电机、传动系统和控制系统组成。
其特性和应用广泛，可以用于各种场合和行业。
首先，回转器的特性有多样化。
回转器可以实现物体的顺时针或逆时针旋转，速度可调，旋转角度可以设定。
同时，回转器具有稳定性和精确度高的特点，能够保持物体回转的稳定性和精确度，不受外界环境的干扰。
回转器的应用非常广泛。
首先，在工业领域中，回转器常用于生产线上的工作台或输送带，用于实现物体的旋转和定位。
例如，汽车制造厂使用回转器来保持汽车底盘在不同工位上的旋转和定位。
回转器还可用于物料搬运，如将物料从一个位置移动到另一个位置，实现生产线上的物料输送和分拣。
其次，在建筑工程中，回转器也有广泛的应用。
一种常见的应用是在塔吊上，回转器用于实现塔吊的回转运动，使塔吊能够覆盖到更广泛的范围。
此外，回转器还可用于建筑物的幕墙安装和维护。
通过安装在回转器上的工作平台，施工人员能够轻松地进行幕墙的安装和维护工作，提高工作效率和安全性。
另外，在物流领域，回转器也有广泛的应用。
回转器可以用于物料的分拣和储存。
例如，快递公司使用回转器对包裹进行分拣，将不同目的地的包裹送到不同的出口。
此外，回转器还可以用于货物的储存，如冷藏库中的货物可以使用回转器进行整理和存放，提高货物的存储密度和管理效率。
此外，回转器还广泛应用于舞台演出和展览活动中。
在舞台演出中，回转器常用于实现舞台背景和道具的快速换景，使演出更加精彩动人。
在展览活动中，回转器可用于展品的展示和观察。
例如，展览馆中的展柜可以使用回转器，使观众可以从不同角度观察展品，提升展览的观赏性和效果。
总之，回转器具有多样的特性和广泛的应用。
在工业、建筑、物流和文化等领域中，回转器被广泛应用于物体的回转、定位和输送，提高工作效率和实现特定的操作要求。
随着科技的不断发展，回转器的功能和应用也不断创新和拓展，为各行各业提供更加高效和便捷的解决方案。
回转器的原理与应用摘要：理想回转器的功能主要依靠运算放大器来实现，它的主要特性是能够把输出输入两端的电流与电压“回转”。
工业生产中，在大规模集成电路中，通常利用回转器的这一特性，将电容元件回转成电感元件。
关键字：回转器运算放大器电容模拟电感引言：在课程中，对于回转器只是简单介绍，但在工业上回转器是一个很重要的元件。
回转器(Gyrator)作为一种理想的网络元件，于l948年由特立根(B．D．H Tellegan) 首次被引用到网络理论中。
它是一种非贮能性的传输元件，其重要的特性可以是把电容元件回转成电感元件。
正文：回转器的主要特性回转器是一种新型的二端口元件，其符号如图1所示，其特性表现为它能将一端口上的电压“回转”为另一端口上的电流。
图1 回转器符号端口量之间的关系为i1=gu2i2=−gu1或u1=−αi2 u2=αi1示中，g为回转系数，具有电导的量纲，称为回转电导，α = 1/g 称为回转比。
回转器的原理与实现回转器可以由晶体管或运算放大器等有缘器件构成。
图2所示的电路是一种用两个负阻抗变换器来实现的回转电路。
图2 回转器电路图利用运算放大器的“虚短”和“虚断”的特性，可以列出并求解电路方程，得到回转器的端口特性。
证明：根据KCL可列出方程 i = -( i2 + i3) = -( i2+ u2/R )根据KVL可列出方程 u1 = u2+ ( -i2– u2/R ) R = -Ri2又有 i1 = i7– i5= ( u2+ iR )/R – i5并且根据“虚断”特性 i5 = i6= i所以 i1 = ( u2+ iR )/R – i = u2/R由此可以得到端口特性i1=u2 Ri2=−u1回转电导g = 1/R回转器的应用高质量的电感元件一般需要用线圈和磁心绕制成，其占用体积较大，很难在晶片上制作。
而电容元件在晶片上易于制作。
利用回转器特性，它可以将一个电容负载转换为一个电感负载。
回转器的t参数矩阵
回转器是指一种将直流电能通过电力电子器件进行变换，转换成交流电能输出的装置。
它主要由直流电机、整流器、逆变器等组成。
回转器的t参数矩阵是一个描述回转器的数学模型，用于分析
和设计回转器的性能。
该矩阵描述了回转器的输入-输出关系，包括电流和电压之间的相互作用。
对于一个回转器，其t参数矩阵可以分为4个子矩阵：t11, t12, t21和t22。
其中，t11表示输入电流与输出电压之间的关系，
t12表示输入电流与输入电流之间的关系，t21表示输出电压与输出电压之间的关系，t22表示输出电压与输入电流之间的关系。
具体而言，t11表示输入电流与输出电压之间的传输函数，即
输出电压对输入电流的响应。
t12表示输入电流与输入电流之
间的传输函数，即输入电流对输入电流的响应。
t21表示输出
电压与输出电压之间的传输函数，即输出电压对输出电压的响应。
t22表示输出电压与输入电流之间的传输函数，即输入电
流对输出电压的响应。
这些t参数可以通过系统的动态响应分析、频率响应分析等方
法来确定，从而对回转器的性能进行分析和设计。
14.5回转器与负阻抗变换器一・回转器其矩阵形式为:W,'0 -r~•h0 8w, r0■ ■?2.或-g 0 _«2_ 注意的方向!g -8 0有z=yj=一刃2=叫屮2Z•称为回转电卩2 =-gMig称为回转电导0 -rr 0特性:h =別2（2）回转器可以把一个端口的电流（或电压）回转成另一个 端口的电压（或电流）。
电感。
：从端口丄看，叭畀］关系为一等效电感关系，L= r^C. 若 z-=5«kn,C=lpF 则等效电感L=250«H I（3）回转器不消耗功率（能量），也不储能。
是线性无源元件。
（4）回转器是非互易元件。
因此利用回转器可以把电容回转成 ii 一负阻抗变换器(1)电压反向型负阻抗变换器和电流反向型负阻抗变换器M, =—kU2'-kO'■ uJ2电压反向型7i =一匚•0 1 _°2T参数矩阵(3)电流反向型叮1()■M J一k_-^2_卩参数矩阵(2)阻抗变换器关系(以INIC 为例)丄O — + O —5=5A* m —Z/O-+INIC2-----O + «2 —OINIC(1) INIC 变换器(Z)6=^2-i,=ki,Z=—ZiZ ⑶代入⑴得e=-Z』2⑷除以⑵得5 二-Z 丿2 A “2即入端阻抗Z, =--z,k'丨亠INIC ■ 2+a -----------当时，Zj=—Z|^ Zf与Zi.差一负号。
实现了负阻抗的变换！2(3)(4)电路举例:人O ----- 1 --- + a + t>cU, b輕 2u -uR2RJi = R2I2IO — +O+ 0cR A ---- o +工sU\=57,ri 01■■ "1/ = 0R.1L 1」&■2」2电流反向型 负阻抗变换器则 即占为一负电阻。
当输出端口接阻抗z 时6=—Z ，2++* I O ------------+ a U,b Q代入后得若Z=R,。
回转器实验目的实验原理 实验仪器 实验步骤 实验报告要求 实验现象 实验结果分析 实验相关知识 实验标准报告实验目的• 学习和了解回转器的特性。
• 研究如何用运算放大器构成回转器，学习回转器的测试方法。
•学习用回转器和电容，来替代电感的方法。
实验原理• 回转器是理想回转器的简称。
它是一种新型的双 口元件，其符号如图5.16.1所示。
其特性表现为它能 将一端口上的电压（或电流）¡°回转¡±为另一端口上 的电流（或电压）。
端口量之间的关系为： 或上式中，回转系数g 具有电导的量纲，称为回转电导，α＝1/g 称为回转比。
• 回转器可以由晶体管或运算放大器等有源器件 构成。
图5.16.2所示电路是一种用两个负阻抗变换器1221i gui gu =⎧⎨=-⎩1221u i u iαα=-⎧⎨=⎩来实现的回转器电路。
其端口特性：根据回转器定义式，可得 g ＝1/R 。
图2.16.2 回转器电路图• 在输入为正弦电压，负载阻抗是一个电容C 时，输入阻抗为：因此，在回转器输出端接入一个电容元件，从输入 端看入时可等效为一电感元件，等效电感L ＝C /g 2。
所以，回转器也是一个阻抗变换器，它可以使容性 负载变换为感性负载。
122111i u R i u R ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩Lin 222111Lj C Z j Lg Z ggj Cωωω====• 如图5.16.4（a ）所示，用模拟电感器可以组成 一个RLC 并联谐振电路，图5.16.4（b ）是其等效电 路。
图5.16.4（a ） RLC 并联谐振电路图图5.16.4（b ） RLC 并联谐振电路等效电路图图5.16.4（a ）图5.16.4（b ）此并联谐振电路的幅频特性为：2C U LU ()U ω==其中， ； ，称为谐振角频率；品质因数为：实验仪器直流稳压电源 1台 功率函数发生器 1台 数字示波器 1台 数字万用表 1只 可调电容箱 1只 可调电阻箱 1只 直流毫安表 1只 交流毫伏表 1只 有源电路实验板 1块直流稳压电源 功率函数发生器数字示波器 数字万用表 可调电容箱 可调电阻箱 直流毫安表 交流毫伏表有源电路实验板实验步骤•测量回转器的回转电导1G R=0ω=001CQ GG Lωω===图5.16.5 测量回转电导电路图1. 按图2.16.5所示电路接线，回转器输入端u 1接正弦 信号U S ，电阻R 0为51Ω，电阻R 为1k Ω，负载电阻R L 取 2k Ω，采样电阻r 0取2k Ω。
固定正弦信号源频率在3k H z 左右，在0～3V 范围内，从低到高逐渐增加正弦信号u 1 幅值，每增加约0.5V 取一个点，记录下此时的u 1、u 2和 u r 0的读数。
根据u r 0可得出输入电流i 1，由u 1、u 2和i 1可 得出回转电导g 和输入电阻R i n ，并与理论计算值进行比 较。
表5.16.1 测量回转器的回转电导LR2. 模拟电感器的测量按图5.16.5所示电路接线，将负载R L 换成电容箱， 电容调到 1µF 。
为了观察不同频率 f 时，输入电压与 输入电流的相位超前滞后关系以及u ro 的波形。
测量数 据填入表5.16.2•用模拟电感器作RLC 并联谐振实验C 2图5.16.6 RLC并联谐振电路图⑴实验电路如图2.16.6所示，R0为51Ω、R为1kΩ、r0为2kΩ，C1、C2为电容箱。
给定正弦信号发生器输出电压（有效值）不变，用万用表测量R两端的电压u R，记录下谐振频率。
C1为0.1µF，改变电容箱C2的值，重复实验，最后将所记录谐振频率与理论谐振频率进行比较。
表5.16.3 RLC串联诣振实验报告要求•根据实验数据，计算回转器的回转电导、输入阻抗，并与理论值相比较。
•用示波器观察并记录模拟电感器的u－i波形，解释相位超前滞后关系。
根据实验数据，计算输入电阻，并与理论值相比较。
•绘制不同频率下，电路中采样电阻两端的幅频特性。
实验现象•在模拟电感器实验中，回转器的负载接电容时，其端口的电压相位超前于端口电流相位，说明回转器将电容转换成了电感。
•电阻、电容和模拟电感器串联当输入信号频率等于谐振频率时电路发生了谐振，此时电阻上的电压最大。
实验结果分析•如果直接将通道1测量u s，通道2测量u ro，会产生什么后果？为什么？答：会造成功率函数发生器输出端短路。
因为示波器两通道的¡°地¡±是同一个¡°地¡±。
•可以只用一个通道直接测量u ro吗？答：不可以，因为用一个通道测量，只能得到r o的某一端对¡°地¡±的电压。
实验相关知识•预习要求•相关知识点•注意事项预习要求•预习运算放大器的基本工作原理，以及构成回转达器的基本方法。
•预习回转性的特性及用回转器构成模拟电感器的原理。
•预习RLC串联谐振的基本概念。
相关知识点二端口器件回转器串联谐振注意事项•回转器电路的电源极性及工作电压不能接错，以免损坏运算放大器。
•更换实验内容时，必须首先关断实验板的电源，不能在带电情况下更改接线。
•交流电源的输出不能太大，否则，运算放大器饱和，正弦电压波形出现畸变，影响实验测量准确性。
•注意信号源和示波器公共接地点的选取。
实验标准报告一、实验目的1．学习和了解回转器的特性。
2．研究如何用运算放大器构成回转器，学习回转器的测试方法。
3．学习用回转器和电容，来替代电感的方法。
二、实验内容1．测量回转器的回转电导。
2．模拟电感的测量。
3．用模拟电感器测RLC并联谐振频率。
三、实验仪器双路稳压电源1台函数发生器1台交流毫伏表1只数字示波器1台有源电路实验板1块四、实验用详细电路图1．测量回转电导。
R L2．用模拟电感器测RLC 并联谐振频率。
五、实验原理及计算公式回转器是理想回转器的简称。
它是一种新型的 双口元件。
其特性表现为它能将一端口上的电压（ 或电流）¡°回转¡±为另一端口上的电流（或电压） 。
端口量之间的关系为：或上式中，回转系数g 具有电导的量纲，称为回转电 导，α＝1/g 称为回转比。
回转器可以由晶体管或运算放大器等有源器件构 成。
图1所示电路是一种用两个负阻抗变换器来实现C 21221i gu i gu =⎧⎨=-⎩1221u i u i αα=-⎧⎨=⎩的回转器电路。
其端口特性根据回转器定义式，可得g ＝1/R 。
2．在输入为正弦电压，负载阻抗是一个电容C 时，输入阻抗为：可见，在回转器输出端接入一个电容元件，从输入 端看入时可等效为一电感元件，等效电感L ＝C /g 2 。
所以，回转器也是一个阻抗变换器，它可以使容 性负载变换为感性负载。
3．如图3（a ）所示，用模拟电感器可以组成一个RLC 并联谐振电路，图3（b ）是其等效电路。
图3（a ） RLC 并联谐振电路图122111i u R i u R⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩222111in Lj C Z j Lg Z ggj Cωωω====u C 2图3（b ） RLC 并联谐振电路等效电路图此并联谐振电路的幅频特性为：其中， ；，称为谐振角频率；，称为品质因数。
六、实验数据记录1．测量回转器的回转电导按图1电路接线，回转器输入端u 1接正弦信号U s ， 电阻R 0为51Ω，电阻R 为1k Ω，负载电阻R L 取2k Ω， 采样电阻r 0取2k Ω。
正弦信号源的频率固定在3kHz 左 右，在0～3V 范围内，从低到高逐渐增大正弦电压u 1 ，每增加约0.5V 取一个点，记录下此时的u 1、u 2和u r0 的读数。
根据u r0可得出输入电流i 1，由u 1、u 2和i 1可得 出回转电导g 和输入电阻R in ，并与理论计算值进行比较。
表5.15.1 测量回转器的回转电导u 1L()U ω==1G R=0ω=001C Q GG Lωω===2.模拟电感器的测量按图2所示电路接线，将负载R L换成电容箱，电容调到1µF。
为了观察不同频率f 时，输入电压与输入电流i1的相位超前滞后关系，同时保证示波器两路输入共地，不能直接测量u ro的波形。
把u s和u1分别输入通道1和通道2，利用示波器的数学计算功能，按下Math按钮，选择CH1-CH2功能，示波器上显示出M波形，此波形即为u s和u1的差值，即u ro的波形。
；3.用模拟电感器作RLC并联谐振实验图5.15.6 RLC并联谐振电路图实验电路如图5.15.6所示，R0为51Ω、R为1kΩ、r0为2kΩ，C1、C2为电容箱。
给定正弦信号发生器输出电压（有效值）不变，从低到高改变电源频率（在谐振频率附近，频率变化量要小一些），用交流毫伏表测量R两端的电压u R，记录下电压u R值最小时的电源频率，即为谐振频率，改变电容箱C2的值，重复实验，将所记录谐振频率与理论谐振频率进行比较。
表5.16.2 RLC并联谐C2七、实验数据计算、分析1．测量回转器的回转电导等效电阻（理论值）：等效电阻（实验值）：（计算结果见表5.16.1）回转电导（理论值）：回转电导（实验值）：（计算结果见表5.16.1）2.模拟电感器测量。
从示波器上可以看到u 1相位超前于i 1相位，说明 回转器容性负载回转成感性负载。
3. 用模拟电感器作RLC 并联谐振实验谐振频率（理论值）计算公式：22in L1000500 /2000RR R ===Ω11in r01o /u u R u i r ==Ω110.001 /S1000g R ===12i g u =计算结果参见表5.15.2。
谐振频率（测量值）：测量时保持输入正弦信 号幅值不变，改变输入信号频率，测量取样电阻电 压，当电阻电压上的电压最小时，输入信号的频率 即为并联谐振频率。
测量结果参见表5.16.2。
0z f ==。
