负阻抗变换器(电路电工原理适用)

负阻抗变换器和回转器的设计摘要 本文简要介绍了负阻抗变换器（NIC ）和回转器的原理，通过实验研究NIC 的性能，并应用NIC 性能作为负内阻电源研究其输出特性，还将这负电阻应用到R LC 串联电路中， 从中观察到除过阻尼、临界阻尼、负阻尼外的无阻尼等幅振荡和总电阻小于零的负阻尼发散震荡；并且利用负阻抗变换器实现回转器，进而利用回转器将电容回转成模拟纯电感,还利用模拟的电感组成RLC 并联谐振电路。

关键字 负阻抗变换器 运算放大器 二端口网络 回转器 回转电导 模拟电感 并联谐振1.负阻抗变换器的原理负转换器是一种二端口网络，通常，把一端口处的U 1和I 1称为输入电压和输入电流，而把另一端口’处的U 2和-I 2称为输出电压和输出电流。

U 1、I 1和U 2、I 2的指定参考方向如下图中所示。

根据输入电压和电流与输出电压和电流的相互关系，负阻抗变换器可分为电流反向型(INIC)和电压反向型(VNIC)两种， 电路图分别如下图的（a ）（b ）所示：图中U 1和I 1称为输入电压和输入电流， U 2和-I 2称为输出电压和输出电流。

U 1、I 1和U 2、I 2的指定参考方向如图1-1、1-2中所示。

根据输入电压和电流与输出电压和电流的相互关系，负阻抗变换器可分为电流反向型(INIC)和电压反向型(VNIC)两种，对于INIC ，有U 1 =U 2 ；I 1=( 1K -)（2I -）式中K 1为正的实常数，称为电流增益。

由上式可见，输出电压与输入电压相同，但实际输出电流-I 2不仅大小与输入电流I 1不同(为I 1的1/ K 1倍)而且方向也相反。

换言之，当输入电流的实际方向与它的参考方向一致时，输出电流的实际方向与它的参考方向相反(即和I 2的参考方向相同)。

对于VNIC ，有U 1= 2K - U 2 ； I 1 = 2I -式中K 2是正的实常数，称为电压增益。

由上式可见，输出电流-I 2与输入电流I 1相同，但输出电压U 2不仅大小与输入电压U 1不同(为U 1的1/K 2倍)而且方向也相反。

电压源与电流源的等效变换一、实验目的1、 加深理解电压源、电流源的概念。

加深理解电压源、电流源的概念。

2、 掌握电源外特性的测试方法。

掌握电源外特性的测试方法。

二、原理及说明1、 电压源是有源元件，电压源是有源元件，可分为理想电压源与实际电压源。

可分为理想电压源与实际电压源。

可分为理想电压源与实际电压源。

理想电压源在一定的电流理想电压源在一定的电流范围内，具有很小的电阻，它的输出电压不因负载而改变。

而实际电压源的端电压随着电流变化而变化，压随着电流变化而变化，即它具有一定的内阻值。

即它具有一定的内阻值。

即它具有一定的内阻值。

理想电压源与实际电压源以及理想电压源与实际电压源以及它们的伏安特性如图4-1所示所示((参阅实验一内容参阅实验一内容))。

2、电流源也分为理想电流源和实际电流源。

理想电流源的电流是恒定的，理想电流源的电流是恒定的，不因外电路不同而改变。

不因外电路不同而改变。

不因外电路不同而改变。

实际电流源的电流与所联接实际电流源的电流与所联接的电路有关。

当其端电压增高时，通过外电路的电流要降低，端压越低通过外电路的电流越大。

实际电流源可以用一个理想电流源和一个内阻R S 并联来表示。

图4-2为两种电流源的伏安特性。

流源的伏安特性。

3、电源的等效变换一个实际电源，尤其外部特性来讲，可以看成为一个电压源，也可看成为一个电流源。

两者是等效的，其中I S =U S /R S 或或 U S =I S R S图4-3为等效变换电路，由式中可以看出它可以很方便地把一个参数为U s 和R s 的电压源变换为一个参数为I s 和R S 的等效电流源。

同时可知理想电压源与理想电流源两者之间不存在等效变换的条件。

之间不存在等效变换的条件。

三、仪器设备电工实验装置电工实验装置 ： DG011 DG011、、 DG053 DG053 、、 DY04 DY04 、、 DYO31四、实验内容1、理想电流源的伏安特性1)1) 按图4-4(a)4-4(a)接线，毫安表接线使用电流插孔，接线，毫安表接线使用电流插孔，接线，毫安表接线使用电流插孔，R R L 使用1K Ω电位器。

SG-501B电工电子电力拖动实验装置产品名称：电工电子电力拖动实验装置产品型号：SG-501B产品价格：32900 元产品信息：概述“SG-501B 电工电子实验装置” 是本公司在总结国内电工实验设备基础上采用成熟的技术推出的新型实验装置，综合了目前我国大学本科、专科、中专及职校“ 电路分析” 、“ 电工基础” 、“ 电工学”“电子学” 、“ 电机控制” 、“ 继电接触控制” 及“ 电力拖动” 等课程实验大纲的要求而研制，特别适用于高等院校现有实验设备的更新换代，及中专、职校等新建或扩建实验室，迅速开设实验课提供了理想的实验设备。

一、功能1 、本装置可提供实验所需的交流电源、低压直流电源、可调恒流源、函数信号发生器（含频率计）、受控源、交直流测量仪表（电压、电流、功率、功率因数）、各实验挂箱及电机等。

2 、能完成“ 电工基础” 、“ 电工学” 中的叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频及一、二阶电路等实验。

3 、能完成“ 电路分析” 、“ 电工学” 中的单相、三相、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。

4 、能完成“ 电机控制” 、“ 继电接触控制” 及“ 电力拖动” 等课程实验。

5 、能完成“数字电路”、“模拟电路”、“电力拖动”等实验。

二、技术性能1 、输入电源：三相四线 ( 或三相五线 ) 380V±10% 50Hz2 、工作环境：温度 -10℃～ + 40℃相对湿度＜ 85%( 25℃ ) 海拔＜4000m3 、外形尺寸： 167×73× 153cm 34 、装置容量：＜ 1.5KVA三、装置的配备装置主要由电源仪器控制屏、实验桌、实验挂箱及三相鼠笼电机等组成。

( 一 )01 电源仪器控制屏控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。

为实验提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源及各种测试仪表等。

具体功能如下：1 、主控功能板1.1 三相 0 ～ 450V 及单相 0 ～ 250V 连续可调交流电源。

负阻元件的设计与应用实验【摘要】在电路理论中，负阻元件在电子电路中主要用来产生振荡，其特性曲线都是严重非线性的。

负阻元件典型的应用是间歇振荡，在缺乏高效供电时尤其有用。

负阻振荡器结构简单、体积小、成本低，所以在一些需要初始触发时经常使用。

【关键词】负阻元件;二极管;运算放大器;负阻抗;负阻抗变换器;振荡器负阻元件在电子电路中主要用来产生振荡，其特性曲线都是严重非线性的。

负阻元件大都为两端器件，做振荡器时可代替多端有源器件，如三极管等。

负阻元件典型的应用是间歇振荡，在缺乏高效供电时尤其有用。

负阻振荡器结构简单、体积小、成本低。

常用的双向触发二极管，其特性曲线就有典型的负阻区，所以在一些需要初始触发时经常使用。

一、负阻元件负阻元件是一种电阻值为负值的元件，目前还没有研制出这种元件，只是理论推测应该存这样一种二端电路元件。

下面从电路变量的约束关系给出具体推测过程。

元件的基本变量如端电压U，端电流i和与此相关的变量如元件两端电荷q及其中磁通&，在理想电路元件中，R、L、C元件已为我们所熟悉，从变量约束关系的完备性及对称性推断，还应存在一种理想电路元件，在变量q与&之间建立起一种约束关系，即f（q、&、t）=O。

这就是“负阻元件”目前人们预它将是发现和应用得最迟的一种基本二端元件。

1.基本特性负阻特性也称为负微分电阻特性，是指一些电路或电子元件在某特定的电流增加时，电压反而减少的特性。

一般的电阻在电流增加时，电压也会增加，负阻特性恰好与电阻的特性相反。

电压随电流变化的情形可以用微分电阻（differential resistance）r表示：r=dV/dI没有一个单一的电子元件，可以在所有工作范围都呈现负阻特性，不过有些二极管（例如隧道二极管（英语：tunnel diode））在特定工作范围下会有负阻特性。

用共振隧道二极管（英语：resonant-tunneling diode）说明其负阻特性。

复阻抗调谐器原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述复阻抗调谐器是一种用于电路中频率匹配及传输优化的重要工具。

它通过调整电路的复阻抗，使得电路在输入和输出之间能够实现最大功率传输，并保持阻抗匹配。

复阻抗调谐器在电子通信、射频工程和无线通信等领域中得到广泛应用。

复阻抗调谐器的基本原理是根据电路的输入和输出阻抗之间的差异来调整电路的复阻抗。

当电路的输入和输出阻抗不匹配时，会导致信号的反射和损耗，降低系统的性能。

而通过使用复阻抗调谐器，可以改变电路的输入和输出阻抗，使其能够更好地适应各种工作条件。

复阻抗调谐器的应用场景非常广泛。

在通信系统中，复阻抗调谐器可以改变无线电频率可变器件的输入和输出阻抗，以实现频率调谐并匹配不同频段的信号。

在射频工程中，复阻抗调谐器可以用于天线的驻波测量和阻抗匹配，以确保有效的能量传输。

此外，复阻抗调谐器还常用于功率放大器、滤波器、混频器等电路组件中，以提高系统的性能和效率。

虽然复阻抗调谐器具有很多优势，但也存在一定的局限性。

首先，复阻抗调谐器的设计和调整过程相对复杂，需要一定的专业知识和经验。

其次，复阻抗调谐器的功率损耗较大，可能会导致系统的能量浪费。

此外，复阻抗调谐器的频率匹配范围也存在一定限制。

未来，随着通信技术的不断发展和实际需求的不断变化，复阻抗调谐器仍将继续发展。

未来的复阻抗调谐器可能会更加精密和高效，能够应对更广泛的频率范围和复杂的电路需求。

同时，随着集成电路技术的进步，复阻抗调谐器也有可能被集成到芯片级电路设计中，以进一步提高系统性能和简化电路布局。

综上所述，复阻抗调谐器是一种重要的电路调谐工具，广泛应用于各个领域。

虽然它存在一定的局限性，但随着技术的进步和应用需求的变化，复阻抗调谐器有望在未来继续发展，并发挥更大的作用。

1.2文章结构文章结构是指文章的组织方式和章节安排，它对于读者来说非常重要，因为一个良好的结构可以帮助读者更好地理解和消化文章的内容。

本文将采用如下结构，以确保文章的逻辑性和连贯性：1. 引言1.1 概述在本部分，我们将简要介绍复阻抗调谐器的基本概念和作用，以及它在电路领域的应用。

实验二十七负阻抗变换器的研究1实验目的1.加深对负阻抗概念的认识，掌握对含有负阻抗器件电路的分析方法。

2.了解负阻抗变换器的工作原理及其运放实现。

3.掌握负阻抗变换器的各种测试方法。

2实验器材1.QY-DT01电源控制屏2.直流稳压电源3.函数信号发生器4.QY-DG05通用电路实验模块5.QY-DG14受控源／回转器／负阻抗变换器实验模块6.示波器3实验原理1.负阻抗是电路理论中一个重要基本概念，在工程实践中广泛的应用。

负阻抗的产生除某些线性元件(如燧道二极管)在某个电压或电流的范围内具有负阻特性外，一般都由一个有源双口网络来形成一个等值的线性负阻抗。

该网络由线性集成电路或晶体管等元件组成，这样的网络称作负阻抗变换器(NIC)。

按有源网络输入电压和电流与输出电压和电流的关系，可分为电流倒置型和电压倒置型两种（INIC及VNIC），电路模型如图1 所示。

图1负阻抗变换器电路模型理想情况下，两种负阻抗变换器的电压、电流变换关系为：（1） 对于INIC 型：12U U = , 21I KI = (K 为正的常实数电流增益) （公式1）（2） 对于VNIC 型： 211U K U =- ， 21I I =- (K 1为电压增益) （公式2）由（公式1）可见，输入电压1U 经传输后等于输出电压2U ，大小和极性均未改变，但电流1I 经传输后变为2KI ，即大小和方向都变了，故名电流倒置型；由式（公式2）可见，经传输后，21I I =-，但电压的大小和正负极性都变了，故名电压倒置型。

2. 阻抗变换作用今在NIC 的输出端接以阻抗Z L ，如图26-2所示，则其输入阻抗可由（式1）求得：1221112121()i L U U U Z Z K I K I K I ====---或由（式2）可得122212i L U K U Z K Z I I -===--图2阻抗变换原理图可见Z i 为Z L 的（-1/K 1）倍或（-K 2）倍，即把正阻抗Z L 变换成了负阻抗，亦即能把R ，L ，C 元件分别变换为-R/K 1，L /K 1，C/K 1（或-K 2R ，-K 2L ，-K 2C ），故名负阻抗变换器。