电工电子实验报告——旋转器设计方案书.docVIP

电工电子综合实验 运算放大器电路应用（二） ——旋转器的设计 学院 电光学院 姓名 朱晓刚 学号 1004210353 摘要 旋转器是运算放大器的重要应用之一。它以运算放大器为基础，通过特定的电路连接方式，可实现将线性或非线性元件在其u-i平面内旋转一个角度，从而产生一个新的电路元件。而且可以根据需要设定元件参数，确定旋转角。 关键词 电路设计 负阻抗电路 运算放大器 旋转角度 Multisisim10.0软件仿真 引言 1.本实验将通过运算放大器，电路等知识，设计一个旋转角为-50度，顺时针旋转，定标系数R=1KΩ的旋转器电路。并采用Multisisim10.0软件仿真技术，分别用线性元件（电阻）和非线性元件（二极管）做负载，测量并计算旋转前后的伏安特性“角度”，查看是否“旋转”了设计的角度，并作“旋转”前、后的伏安特性曲线图。 2.旋转器是一种二端口网络元件，可用含晶体管或运算放大器的电路来实现。可将线性或非线性的元件的伏安特性曲线旋转某一角度而保持曲线相对形态不变。在电路中有着广泛而重要的应用。可以用负阻抗变换器组成的T型电路组成。 3.理想运算放大器有着①开环电压放大倍数A为无穷大；②输入电阻为无穷大；③输出电阻为零的特性。而它在线性工作区的两个特性：“虚短”及“虚短”使得它有了广泛的应用。如比例器、加法器、减法器、积分器等。本文中则是实现了简单的旋转器。 正文： （一）.实验材料与设备装置 本实验所用设备为：Multisim10.0 ，实验过程为软件虚拟完成。 （二）.实验过程 利用运算放大电路，设计如下旋转器电路 旋转器的实验原理 旋转器符号： 若将某一元件接在旋转器U2端口，其伏安特性曲线现对于U1端反时钟旋转了角，如图： 设曲线U1端上的任一点P的坐标为，离原点距离为r，则有： （1） 点P反时针旋转了后到点，坐标为： (2) 将（1）代入（2）中，得 （3） 其中（3）式中的中的无量纲，是电阻的量纲，因而要乘一个定标系数R。R的大小取决于u-i曲线中电压和电流的单位。同理中的无量纲，而是电导的量纲，因而要除一个定标系数R，则（3）式成为： （4） 在（4）式中定义，因此有T参数方程： （5） 用一个T型的二端口电阻网络来实现: T型电阻网络旋转器的示意图如下 定义,因此有T参数方程 对应T参数的三个电阻分别是 因为R=1KΩ,所以三个电阻阻值分别为 . 旋转器的电路图如下 加入负载测试旋转器 使用的电阻作为负载，按图连接线路，改变电源电压，读取电流表和电压表读数，测量并计算旋转前后的伏安特性“角度”，察看是否“旋转了设计的角度，并作“旋转“前后的伏安特性曲线图。 得到的结果如下图所示，旋转前的伏安特性曲线图位于坐标系的第一象限，旋转后位于第四象限。，旋转角最大相对误差（50.005-50）/50=0.01%，满足实验要求。 仿真数据列表分析： 旋转角度 2 -0.176 -5.000 1.421 1.421 45.002 -50.001 4 -0.352 -5.002 2.841 2.843 45.004 -50.002 6 -0.526 -5.007 4.262 4.260 45.000 -50.001 8 -0.701 -5.001 5.680 5.680 45.004 -50.005 10 -0.875 -4.996 7.099 7.101 45.005 -49.999 12 -1.051 -5.000 8.520 8.521 45.004 -50.004 线性电阻旋转前后伏安特性曲线图 2）使用二极管作为负载，按图连接线路，改变电源电压，读取电压表和电流表读数测量并计算旋转前后的伏安特性“角度”，察看是否“旋转了设计的角度，并作“旋转“前后的伏安特性曲线图。 所得结果如下表所示，旋转角度。旋转角最大相对误差（50-49.854）/50=0.292% 旋转角度 2 0.801 21.802 0.675 2.048 71.776 -49.974 4 2.453 31.509 0.696 4.642 81.484 -49.976 6 4.118 34.458 0.707 7.245 84.435 -49.978 8 5.787 35.877 0