07下第七次课负阻抗.pptVIP

第七次课 实验十六 负阻抗变换器及其应用 一、实验目的 1、加深对负阻抗概念的认识。掌握对含有负阻抗电路的分析研究方法。 2、了解负阻抗变换器的组成原理及应用。 3、掌握对负阻抗变换器的各种测试方法。 二、基本原理 1、概念 负阻抗是电路理论中一个重要基本概念，在工程实践中也有广泛的应用。负阻抗的产生除了某些非线性元 件（如隧道二极管）在某段电压及电流范围内具有负阻特性外，一般都是由一个有源双端口网络来构成一个等 值的线性负阻抗。当网络是由线性集成电路或晶体管等元件组成时，这样的网络就成为一个负阻抗变换器。 按有源网络输入电压、电流与输出电压、电流之间的关系，可分为电流倒置型INIC和电压倒置型UNIC两 种。（下面以INIC为例来说明）。 矩阵形式 方程组 2、运放构成的INIC电路 根据“虚短”有 根据“虚断”有 而 所以 输入阻抗 3、基本特性和运算规则 （1）当ZL为线性纯阻R时，Zin= - R，其特性曲线 在u-i曲线上为一条通过原点且处于二、四象限的 直线（图16-3）。当输入电压u1为正弦信号时， 输入电流与输入电压反相。（图16-4）。 （2）串联及并联 当普通的无源R、L、C元件Z和负阻抗变换器-Z’作串联、并联连接时，等值阻抗的计算方法与无源元件的串、 并联计算公式相同。 从上式可以看出等值阻抗会呈现正阻和负阻两种情况。在电源工作 的电路要尽量避免Z-Z’ 等于零或接近零的状态。 三、应用原理 1、负阻抗变换器的逆变作用A（与频率有关，图16-2）。根据Zin= - KZL定义 （1）当ZL为电容时，ZL=1/ jωC，Zin= - 1/ jωC= jωL， 等值电感L= 1/ω2C与频率 有关。 （2）当ZL为电感时，ZL= jωL， Zin = - jωL= 1/ jωC， 等值电容C= 1/ω2L与频率有关。 2、负阻抗变换器的逆变作用B（与频率无关，图16-5）。 当R与负阻元件-(R+1/jωC)相并联时，其结果 3、负内阻电压源 （1）正内阻电压源 外特性：U=U s - IR1其中R1作为电源内阻，I=Us / (R1+RL) 。 （2）负内阻电压源 当正内阻电压源通过负阻抗变换器接入RL后，其回路的 电流I=Us / (R1-RL)= - Us / (RL-R1) 当RLR1时，I0 回路的实际电流反相，得到负内组电压 源的外特性U=Us+IR1 四、任务 1、测量负电阻的伏安特性，并作出U= f（I）曲线。（理论值R_= - KRL= - RL，其中K＝Z1/Z2=R1/R2=1） 2、测量负内阻电压源的外特性，并作出U= f（I）曲线。其中Us＝1.50V，R1＝300Ω。 理论计算：I ＝ -Us/(RL-R1)，U=Us+I R1，注意I 的符号为负时是与规定 电流方向相反，计算不要重复代入。 3、并联电路的测量，保持U=1.5v。（理论值R= - RLR/(-RL+R) * 图16-2 图16-4 图16-1负阻抗变换器的原理 图16-3 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图16-5 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client