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实验41 负阻抗变换器 一、实验目的 二、原理 三、实验仪器和器材 四、实验内容及步骤 一、实验目的 了解负阻抗变换器的结构和一些特征，扩展电路设计的思路 学习如何用运算放大器构成负阻抗变换器及测量相关参数的方法 二、原理 负阻抗变换器的原理 负阻抗变换器的特征 负阻抗变换器的原理 如图所示，虚线框中的电路为一个由运算放大器和两个等值电阻构成的电流倒置型负阻抗变换器。因此，整个电路的输入阻抗为 如图所示负电阻及其伏安特性曲线。 负阻抗变换器具有将阻抗元件等效为等值负阻抗元件的特性。 负阻抗变换器的特征 如图所示,当输入电压为正弦信号时，输入电流与端电压相位相反。 根据负阻抗变换器的特性，可以实现容性阻抗和感性阻抗之间的相互变换。 三、实验仪器和器材 直流稳压电源 运算放大器 双踪示波器 函数信号发生器 交直流电压电流表 电阻 电容 电感 导线 四、实验内容及步骤 测量等效负电阻的伏安特性曲线 验证并联公式 观察电压波形与电流波形的位相关系 观察等效一阶电路的过渡过程 测量等效负电阻的伏安特性曲线 实验电路如图所示,断开开关S,取RL=R=200Ω, 调整直流稳压电源的输出电压，测量相应的电流I。 验证并联公式 取R1=1KΩ，闭合开关S，RL=200Ω，将直流稳压电源的输出电压调至2V，断开开关S，测量电流I1，计算负电阻R’2；合上开关S，测出相应的电流 I2，计算等效电阻R。验证电阻并联关系R=R1∥R’2。 观察电压波形与电流波形的位相关系 输入端加峰峰值1V的正弦电压，电路参数不变。用双踪示波器同时观察负阻抗元件的u、i波形，将电压波形和电流波形绘制在同一坐标系中。 观测电流曲线时，不能用示波器直接测量电流，只能在电路中串联一个1Ω的电阻，从电阻上测量电压，再换算成电流。 观察等效一阶电路的过渡过程 (1)等效RL电路 实验电路如图所示，在1-1’端加频率为1KHz，峰峰值为2V的方波电压信号，在2-2’端用示波器观察并绘制等效电感上的过渡过程曲线。 (2)等效RC电路 将实验电路改为如图所示的等效RC电路，在1-1’端加频率为1KHz，峰峰值为2V的方波电压信号，从2-2’端观察并绘制等效电容上的过渡过程曲线。 * *