负阻变换器
运算放大器负阻变换性能的仿真分析
从 表 １中分 析 可 知 ，随 负 载 电 阻 的 减 小 ，输 入 电 流 的绝 对 值 增 加 ，负 阻 减 小 ，运 放 的输 出 电压 也 随 之 增 加 ；
负 载 电 阻较 大 时 ，输 入 电 阻 的 线 性 较 差 ；若 负 载 电阻 太 小 ，Ｎ － 能 不 能 实 现 负 阻 效 应 ；负 载 电 阻 ０ ５ｋ ， － Ｉ ． Ｑ≤ Ｒ ≤
２ ３ 电 源 电 压 的 影 响 ．
考 虑在 不 同 电 源 电压 条 件 下 ，能 实 现 负 阻 时 Ｒ 的最 小 值 。取 Ｕ １Ｖ，Ｒ 一Ｒ 一１ｋ 一 Ｑ，测 得 数 据 如 表 ４ 所
摘 要 ： 以 Ｅ ｅｔｏ ｉｓＷ ｏ ｋ ｅ ｃ 软 件 为 平 台 ，对 运 放 负 阻 变 换 器 的 性 能 进 行 了仿 真 分 析 ，得 到 了一 些 实 用 的 结 ｌｃｒ ｎｃ ｒ ｂ ｎ ｈ
关 键 词 ：运 算 放 大 器 ； 负 阻 抗 ；ＥＤ ；仿 真 分 析 Ａ
在 模 拟 电路 设 计 中 ，运 算 放 大 器 除 了 可 作 为 放 大 器 使 用 外 ，还 能 构 成 负 阻 抗 变 换 器 ，其 实 现 原 理 在 一 些 近 代 电 路 教 材 叫 中 已有 论 述 ，但 其 性 能 的进 一 步 实 验 研 究 并 不 多见 。 采 用 Ｅ ＤＡ 技 术 ，对 其 性 能 进 行 了仿 真 分 析 。
Ｒ 的 值 ，测 得 数 据 如 表 ３所 示 。
表 ３ Ｒ。ｇ： 化 时 的 参 数 ／ 变
从 表 ３可 看 出 ，反 馈 电 阻 Ｒ 、Ｒｚ 比值 太 小 时 ，不 能实 现 负 阻效 应 ，比值 太 大 时 线 性 差 ；最 佳 比值 范 围是 的
负阻变换器实验报告
负阻变换器实验报告1. 引言负阻变换器是一种常见的电路，用于将一个正阻抗转换为对应的负阻抗。
在本实验中，我们将通过搭建电路并进行测量，验证负阻变换器的原理和性能。
2. 实验目标本实验的主要目标是：•理解负阻变换器的工作原理；•掌握搭建负阻变换器电路的方法；•测量并分析负阻变换器的性能。
3. 实验原理负阻变换器的原理基于电路中的负反馈。
通过适当的电路配置，可以将输入电压与输出电流之间的关系转换为输入电压与输出电压之间的关系，从而实现正阻抗到负阻抗的转换。
在负阻变换器电路中，常用的元件是负电阻元件，它的电流与电压之间的关系为负值。
负电阻元件可以通过搭建激励电路和测量电路的方式实现。
4. 实验步骤4.1 准备工作在进行实验之前，需要准备以下实验器材和元件：•信号发生器•电阻箱•电压表•电流表•连接线•电源4.2 搭建电路根据负阻变换器的电路图，使用连接线和元件搭建电路。
确保电路连接正确，电阻和电源的数值符合实验要求。
4.3 测量电路参数使用信号发生器提供输入信号，并分别测量输入电压和输出电压。
通过电压表和电流表测量电压和电流的数值。
4.4 分析实验结果根据测量得到的数据，计算输入电压与输出电压之间的关系，并绘制相应的图表。
通过图表分析，可以判断负阻变换器的性能。
5. 实验结果与讨论在本实验中，我们使用了负阻变换器电路，搭建了相应的实验装置，并测量了输入电压和输出电压的数值。
通过计算和图表分析，可以得到实验结果。
根据实验测量的数据，我们可以看到输入电压与输出电压之间存在线性关系，且斜率为负值。
这说明我们成功地将正阻抗转换为了负阻抗。
6. 结论本实验通过搭建负阻变换器电路并测量实验数据，验证了负阻变换器的原理与性能。
实验结果显示，负阻变换器能够将正阻抗转换为对应的负阻抗。
通过本实验的实践操作，我们对负阻变换器的工作原理有了更深入的理解，并掌握了搭建和测量负阻变换器电路的方法。
7. 参考文献[1] 张三. 电路原理与应用. 北京: 清华大学出版社, 2010.[2] 李四. 电子电路设计导论. 北京: 人民邮电出版社, 2012.[3] 王五. 电路实验指南. 北京: 高等教育出版社, 2015.。
RC选频网络的研究
实验一 R －C 选频网络的研究一、实验目的用实验方法研究R －C 选频网络的特性。
二、实验说明1、R －C 选频网络如图10－1所示，有：)1(112211221C R C R j C C R R U U io ωω-+++=••式中ω为电源角频率。
当2121C C R R U i 、、、、•为定值时，使•o U 最大，则需满足：011221=-C R C R ωω即：21211C C R R =ω 或 212121C C R R f π=此时，•o U 和•i U 相位相同。
2、当C C C R R R ====2121，，电源频率RCf π21=时，则有： （1）、•o U 为最大且••=i o U U 31（2）、•o U 和•i U 相位相同。
此选频网络又称为文氏电桥，常用于电子线路中产生频率为RCf π21=的正弦波。
＋•i U－＋•o U－图1－1三、实验内容1、 按图10－1接线。
选取F C C μ2.021==，Ω==k R R 121，U i ＝2V 。
2、 示波器置于X －Y 工作方式，调节电源频率f ，使示波器荧光屏上出现一条斜直线，记下此时的0f 。
3、 将示波器显示方式开关置于Y 2，调节电源频率，观察U o 随f 变化的波形，看是否0f f =时，U o 最大。
4、 将示波器置于交替方式，Y 1，Y 2增益旋至相同位置。
同时观察U o 和U i 的波形，看当0f f =时是否有U i = 3U o 关系。
5、 保持U i 、C 值不变，改变R 值，重复1－4的内容。
四、注意事项实验时，电源电压幅值保持恒定。
五、仪器设备正弦信号发生器一台；示波器一台；万用表一只；实验箱一个。
六、思考题1、 当R 、C 和U i 固定不变时，有几种方法可确定U o 为最大？2、 在文氏电桥中，若选取C ＝，R=1300Ω时，0f 又为多大？3、 在R ，C 参数固定下，当0f f =时，为什么U o 与U i 会是同相位？实验二 二阶电路的响应与状态轨迹一、实验目的1、 研究RLC 串联电路对应的二阶微分方程解的类型特点及其与元件参数的关系。
负阻抗变换器
U =U 2 I1=(K 1)(12 )实验五负阻抗变换器的研究一、实验目的1. 了解负阻抗变换器的原理及其运放实现。
2. 通过负阻器加深对负电阻（阻抗）特性的认识，掌握对含有负阻的电路的分析测量方法。
、实验原理负阻抗变换器（NIC ）是一种二端口器件，如图 5 — 1所示。
图5— 1通常，把端口 1— 1处的U 和I i 称为输入电压和输入电流，而把端口 2—2处的U 2和-I 2 称为输出电压和输出电流。
Ui、I 1和U 2>12的指定参考方向如图 5— 1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（CNIC ）和电压反向型（VNIC ）两种，对于 CNIC,有式中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（为丨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= K 2U 2 I 1 =12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。
若在 NIC 的输 出端口 2—2接上负载Z L ,则有L b = -I 2乙。
对于CNIC 从输入端口 1 — 1看入的阻抗为乙n1 Ui丨1K1I21K1Z L对于VNIC,从输入端口 1 —1'看入的阻抗为Z in1 UiI1K2U2K2U2K2Z L若倒过来，把负载Z L接在输入端口CNIC,有1 —1',则有U=-l 1Z L,从输出端口2—2看入，对于Z in2I 2I 1K 2I 1Z L综上所述，NIC 是这样一种二端口器件, 它把接在一个端口的阻抗变换成另一端口的负 阻抗。
负阻抗变换器及其应用
双踪示波器观察并记录Ｕ1与I１以及Ｕ2与I2的相位差。 为了测量到I１，信号源需串联一个100~200Ω的电阻，通
过测量电压间接获取电流。
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示波器公共地
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Ｕ1用示波器CH1测量，I１用示波器CH2测量。示波器的接地端( 鳄鱼夹）接地端。通过光标法，读取Ｕ1与I１的相位差。注意
R=500Ω L=15mH
阻抗角 -174.64°
五、实验注意事项 1、整个实验中应使Ｕ１=（0～1）V。
2、防止运放输出端短路。
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六、实验报告要求
1、根据表9-2-1中的数据，完成计算，并绘制负 阻特性曲线。 2、根据实验2的数据，解释观察到的现象，说明 负阻抗变换器实现阻抗变换的功能。 3、回答思考题。
I１平均(mA) I１平均(mA)
（3）计算等效负阻抗。
实测值：R-=U1平均/I1平均。
理论计算值：
R '
KZ L
10 3
RL
电流增益： K R1 / R2
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2、阻抗变换及相位观察
（1）用0.2μＦ的电容器串联一500Ω电阻取代ZL，电容另外 一端接实验箱ZL的正端，电阻的另外一端接ZL的负端。
可见，电容通过负阻抗变换器呈现电感性质，而电
感通过负阻抗变换器呈现电容性质。
，
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三、实验设备
1、负阻抗变换器实验箱
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2、电流测试线
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3、正负12V电源
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4、元件
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实验二十七负阻抗变换器的研究
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。
电工 负阻抗变换和回转器的研究
有关负抗阻变换器和回转器的研究（一）负阻抗变换器1.实验目的1.了解负阻抗变换器（NIC）的原理.2. 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. 2.总体设计方案 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。
若在NIC 的输出端口2—2’接上负载Z L ，则有U 2= -I 2Z L 。
复阻抗变换
右图所示的电路是一个由运算放大器组成的电 流倒置型复阻抗变换器（NIC）
其中R1= R 2 = Z L =100 Ω
U 为幅值为2，频率为50 HZ的正弦波
1
电流倒置型复阻抗变换器
设运算放大器是理想的R1= R 2, 此时有U 1=U 2 ，运算放大器的输出电压U 0为：
U U I R =U - I R U U U U I= I R R U I Z 因此抗Z 为复阻抗
0 1 1 1 2 2 2 1 0 2 0 1 1 2 2 2 L i 1 2 i L 1 2 i
2
三、仿真实验
（1） 用电压表、电流表 测量复阻抗的数值
电路如右图所示，接入电压表 与电流表，测出对应的 U、I 数值，计算负阻值；
（2） 用示波器观察和测量 负阻元件 电路如右图所示，可以观察到
电压与电流的波形相位上相差 180 度，从而可以证明这个电路是负阻 抗变换器。
（1） （2） （3） 利用计算机分析复阻抗变换器 获得复阻抗器件的感性认识 了解复阻抗变换器的一些特性
二、 原理图以及理论分析
负阻抗是电路理论中的一个重要基本概念，在工程实践中有广泛的应用。负阻抗 的产生除某些非线性元件 （如隧道二极管）在某个电压或电流的范围内具有负阻 抗特性外， 一般都有一个有源双网络来形成一个等值的线性负阻抗。该网络由线 性集成电路组成，这样的网络称作负阻抗变换器。 按有源网络输入电压和电流 与输出电压和电流的关系， 可分为电流反向型和电压反向型两种 （INIC 及 VNIC） ， INIC 的电路模型如图 14--1 所示。
电压波形
电流波形
四、 实验心得
通过负阻抗变换器的实验，我学会了用运算放大器来模拟负阻抗变换器，若 ZL 为一纯电阻元件的负载阻抗， 则负载阻抗变换器输入端可以等效为一个纯电阻元 件，负电阻-R 表示，其特性曲线是一条直线，当输入电压 u 是一正弦波时，由 于负阻特性，输入端电流与电压波形正好相反。此外利用负阻抗变换器，可以实 现用电阻电容元件来模拟电感器，对输入端而言电路等效为一个电感量为 L=R2 C 的有损电感器。如下图所示
基于MATLAB的负阻抗变换器的特性及应用的研究(精)
基于MATLAB的负阻抗变换器的特性及应用的研究摘要：采用实验的方法研究负阻抗变换器的特性及其应用，存在数据处理量大、特性曲线绘制困难等问题，设计出基于MATLAB的仿真实验方案。
与传统的实验方法相比，MATLAB利用群元素计算特性，把多个频率分量及相应的电压、电流、阻抗等都看作多元素的行数组，每一元素对应于一种频率分量的值，因为它们服从同样的方程，所以程序就特别简洁；直接绘制电压电流的相向图、电流的幅频特性和相频特性，且定量地分析电路的性质。
应用MATLAB设计出RLC并联谐振电路，其谐振频率、品质因数、通频带等参数的测试比传统实验测试更精确。
关键词：负阻抗变换器；运算放大器；模拟电感；并联谐振负阻抗是电路理论中的一个重要基本概念，在工程实践中有广泛的应用。
有些非线性元件(如隧道二极管)在某个电压或电流范围内具有负阻特性。
除此之外，一般都由一个有源双口网络来形成一个等效的线性负阻抗。
负阻抗变换器作为一种元件，在使用时一般不考虑其内部结构，主要是从应用观点研究其外部特性。
1 研究负阻抗变换器特性的实验方案采用实验的方法研究负阻抗变换器的特性：1)测量负电阻的伏安特性。
测量不同输入电压U1时的输入电流，I1，计算等效负阻和电流增益，绘制负阻的伏安特性曲线U1=f(I1)。
2)阻抗变换及相位观察，在输入端施加正弦信号源，改变信号源频率f=500～2 000 Hz，用双踪示波器观察输入电压U1与电流之间i1的相位差，判定电路的性质。
负载为电感和电容时分别测量一次。
根据以上实验内容，存在实验数据处理量大，手工绘制特性曲线困难等问题。
2 负阻抗变换器特性的实验设计MATLAB具有强大的计算功能，在电路结构不发生改变时，可以用统一的程序，只需用输入语句来选择所带的负载性质，更可以直观地绘制电压与电流的相位关系，电路的性质一目了然。
用一级运算放大器实现的电流反向型负阻抗变换器电路如图1所示，假设运算放大器是理想的，根据运放理论可知，则有即输入阻抗等于负载阻抗的负倍数。
第三章 电 路 实 验
电路实验指导江苏科技大学电工电子实验中心实验一 元件特性的示波测量法一、实验目的1、 掌握用示波器测量电压、电流等基本电量的方法2、学习用示波器测量电压、电流基本变量的方法。
3、掌握元件特性的示波器测量法，加深对元件特性的理解。
二、实验原理1、 电压的测量用示波器测量电压的方法主要有直接测量法和比较测量法。
实验中常采用直接测量法，这种方法就是直接从示波器屏幕上测量出被测电压的高度，然后换算成电压值。
计算公式为p p Y U D h -=∙式中h 是被测信号的峰－峰值的高度，单位是cm ，Y D 是Y 轴灵敏度，单位是V/cm （或mV/cm ）。
2、 电流的测量用示波器不能直接测量电流。
若要用示波器测量某支路的电流，一般是在该支路中串入一个采样电阻r ，当电路中的电流流过电阻r 时，在r 两端得到的电压与r 中的电流的波形完全一样，测出党的r u 就得到了该支路的电流，r ui r =。
(1) 电阻元件的特性测量电阻元件的特性曲线就是它的伏安关系曲线。
用示波器测量电阻元件的特性曲线就是利用示波器可以把电阻元件的特性曲线在荧光屏上显示出来。
实验原理如图1－3所示，图中，r 是取样电阻，它两端的电压()()t ri t u r r =反映了通过它的电流的变化规律。
r 必须足够小，使得()()t u t u R r <<。
这时把被测电阻R 上的电压()()t u t u s R ≈接入CH1端，即Y 轴输入端，把被测电阻上的电流()()r t u t i r R /=接入CH2端，即X 轴输入端，适当调节X 轴和Y 轴灵敏度旋钮，u 特性曲线。
就是元件的伏安特示波器的荧光屏即可清楚的显示出被测电阻的i性曲线。
图 1－3测电阻伏安特性曲线的电路图 1－4测量二极管伏安特性的电路三、实验任务1、按图1-3接线，测量下列电阻元件的电流、电压波形及相应的伏安特性曲线（输u取频率为1000Hz，峰峰值为5V的正弦波）：入信号i（1）线性电阻元件（阻值自选）。
二端口的特性阻抗和回转器与负阻抗变换器基础知识讲解
R1 R2
R1 R2
9节
I1
+ U 1
R1
R1
R1
R1
R1
2
2 R2 2
2
R2 2
R1 R2
I2 +
U 2
I2
+
R1 2
R1 R1
R2 2
2
R2 U 2
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回转器与负阻抗变换器
1. 回转器
（1） 回转器：回转器也是二端口.
i1
i2
+
+
电路符号 u1
u2
特性：
u1 ri2 u2 ri1
或
r 称为回转电阻
U 1
AU 2
B ZC
U 2
(4)
(3)代入(2)消去 U 2 得
UI11
AU 2 BI2 CU 2 DI2
U 2 ZC I2
(1) ( 2) ( 3)
I1 CZC I2 D I2
( 5)
由(4)式得
U 1 U 2
A
B ZC
A
B A BC
BC
由(5)式得
I1 I2
CZC
ii12
gu2 gu1
g 称为回转电导
其矩阵形式为：
u1 u2
0 r
r i1
0
i2
或
i1 i2
0
g
g u1
0
u2
注意u, i的方向!
令
Z
0 r
r
0
有 Z Y 1
Y
0
g
g
0
（2） 回转器可以把一个端口的电流(或电压)回转成另一个
负阻抗变换器
Z1 / Ω u1 / V i1 / mA 理论值
等效电阻
1000
1200
1400
1600
1800
2000
/
测量值
2. 负载固定，改变输入电压u1，测取负阻抗，伏安 特性曲线； 按图5.15.2所示电路接线，R0为51 ，负载Z1取 1k ，在1V～8V范围内，改变电源电压。依次取5个 工作点，分别记录以上几种情况下的电压表、电流表 读数。将实验数据填入表1中。
实验结果分析
1. 用无源元件能实现线性定常的负阻吗？ 答：不能。 2. 负阻抗元件在工作时是吸收还是发出功率？它 的能量从何而来？ 答：负阻抗元件在工作时是发出功率的，它的能量 由运算放大器提供。
实验相关知识
预习知识及要求 相关知识点 注意事项
预习要求
1. 预习运算放大器的工作原理。 2. 预习用运算放大器构成负阻抗变换器的基本原理。 3. 预习二阶电路的构成及其特性。
七、实验结果分析 1．电阻经负阻抗转换器后，电阻成为负阻。 2．容性负载经负阻抗转换后变成感性负载。
R
＋
R0
R0
US
C
RS
L
UC
图5.15.4 RLC串联阶跃响应电路
d ( −i1 ) 1 Rs (−i1 ) + L + ∫ (−i1 ) dt + i2 R = us dt C −∞
负阻抗变换器的仿真分析
五．负阻抗变换器的仿真分析一.实验目的：（1）利用运算放大器实现的负阻抗变换器的仿真分析 （2）使用multisim 仿真电路。
二．实验原理利用回转器还可以制造负阻抗变换器，它也是一个二端口元件，NIC 的端口特性可以用T 参数来描述为。
还有电压反响型，同理称为电流方向型，这种电流经传输后改变方向经传输后变为为常数，式中电流其中NIC NIC NIC I k -I k 001212211∙∙∙∙∙⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡I U k I U在NIC 的输出端口2—2’接上负载Z L ，则有U 2= -I 2Z L 。
对于CNIC ，从输入端口看入的阻抗为L in Z K I K U I U Z 12121111-===对于VNIC ，从输入端口看入的阻抗为Lin Z K I U K I U K I U Z 2222222111-==--==若倒过来，把负载Z L 接在输入端口，则有U 1=-I 1Z L ，从输出端口看入，对于CNIC ，有L in Z K I U K I K U I U Z 11111112221-====NIC 还可用受控源来实现，如图、如下图所示二端口网络中k>0 (1)求其T 参数矩阵，指出其特性。
(2)在2端接入负载RL 后，在1端的输入电阻为何值 根据KVL 和KCL 有电阻。
端的输入电阻是一个负为负值，说明从可见端的输入电阻为后，端接入在）（。
电流方向型为负阻抗变换器，且为参数矩阵可见该二端口由上面导出的得：1R )(1R 1R 22NIC T 100110011u i 2211i 22112121112221LL kR R k i k u i u k T i u k i u i k i u ki R u u i u u -=-===⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=∴⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⇒⎪⎩⎪⎨⎧==⎪⎩⎪⎨⎧+-==三．仿真实验电源输出电压固定，改变负载，读电压、电流，计算负阻抗。
负电阻研究与设计
负电阻研究与设计摘要：本文主要讨论了负电阻器件的性质以及设计的方法，采用正电阻与运算放大器等元件进行搭建的模式，用有源电路模拟负电阻元件。
本文的特色在于，设计的负电阻器件有较大的线性区间并且可以做到较小的阻值，有一定的利用价值。
关键字：负电阻 运算放大器 电流放大1.前言在工程实际应用中，负电阻十分有用，如在电源设计中可用负电阻来抵消电源内阻，使实际电源逼近理想电源特性；在有源滤波器和振荡器设计中，负电阻则可用来控制极点的位置；在电力系统中，负电阻可以用来补偿时间常数等等。
在工程实际中不存在独立的负电阻元件，要用其他电路元件来构成。
2.负电阻基本知识负电阻总体上分为CNIC 与VNIC 两类，分别是电流反相型负阻抗变换器和电压反相型负阻抗变换器，本文设计的负电阻器件属于电流反相型负阻抗变换器。
CNIC 的传输矩阵表示的元件特性方程为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛222111100i u k k i u 我们的设计将遵循这个公式。
下面将简单介绍一个实现这个矩阵的基本负阻电路，如图1所示图 1我们设流过R1与R2的电流分别为I1和I2，I1和I2的正方向分别是从R1的2端指向1端，R2 的1端指向2端，这里与矩阵所假设的正方向略有不同，通过分析可以得知U2U1=02211=+R I R I因而从U1端口看进去的等效电阻z eq R R R R I R U I U R 21122211-=-== 但是我们可以发现本电路模拟的负电阻有一些局限性，主要有以下两个方面，第一，上述等式成立的条件必须是运放必须工作在线性区，设放大器的输出饱和电压为U sat ，这个值取决于提供的电源电压，那么U 1必须满足下面的不等式sat zz U R R R U +≤21 这个式子限制了负电阻的线性工作区间。
第二个问题是，运放的最大输出电流常常只有20mA 左右，如果我们需要一个50Ω的负电阻工作在10V 的条件下，输出电流则需要200mA ，显然上面的这个设计满足不了要求。
滤波器的分类及特点
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按信号处理的方式分类，滤波器可分为：模拟滤波器、数字滤波器。
按通频带分类，滤波器可分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。
除此之外，还有一些特殊滤波器，如满足一定频响特性、相移特性的特殊滤波器，例如，线性相移滤波器、时延滤波器、音响中的计杈网络滤波器、电视机中的中放声表面波滤波器等。
按通频带分类，有源滤波器可分为：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）等。
按通带滤波特性分类，有源滤波器可分为：最大平坦型（巴特沃思型）滤波器、等波纹型（切比雪夫型）滤波器、线性相移型（贝塞尔型）滤波器等。
按运放电路的构成分类，有源滤波器可分为：无限增益单反馈环型滤波器、无限增益多反馈环型滤波器、压控电源型滤波器、负阻变换器型滤波器、回转器型滤波器等。
有源 HYPERLINK"/tech/qtdz/200010160002/28567.html" \t "_blank" 滤波器的特点及分类1.有源滤波器的特点有源滤波器的频率范围是由直流到500KHZ，在低频范围内已取代了传统的LC滤波器。
特别是在很低频率下不可能实现LC滤波器，但有源滤波器却能给出满意的结果。
1、有源滤波器它的输入阻抗高，输出阻抗极低，因而具有良好的隔离性能，所以各级之间均无阻抗匹配的要求。
2、易于制作截止频率或中心频率连续可调的滤波器且调整容易。
运算放大器(简称运放)是一种包含许多晶体管的集成电路,它是目前
if
Rf
R2 R1
i u
u0
u1
由虚断路： i 0
u u0 Rf u1 u R1
i f i1 i2 i3
u2 u R2 u0 Rf u3 u R3 u1 R1 u2 R2 u3 R3
由虚短路：
u 0
u0 R f (
u1 R1
u2 R2
u3 R3
)
若选择： R1 R2 R3 R f 则: u0 (u1 u2 u3 )
该电路为加法器
2、计算题（二）
求：图示理想运算放大器电路中输出电压与输入电压的比u2/u1=？。
g5
g1
1
解：
应用结点电压法：
u1
g4
g3
2 3
g2
u2
( g3 g 4 )un 2 g 4un1 g3u2 0
运算放大器简称运放是一种包含许多晶体管的集成电路它是目前晶体管放大器集成运放运放电路运放电路分析单电源运放运放芯片轨到轨运放运放跟随比较器和运放的区别
运算放大器
摘要 ：
运算放大器(简称运放)是一种包含许多晶体管的集成电路,它 是目前获得广泛应用的一种多端元件。 一般放大器的作用就是把输入电压放大一定倍数后再输送出 去,其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压 增益。 运放是一种高增益（可达几万倍甚至更高）、高输入电阻、 低输出电阻的放大器。
u1 R2 u2 R2 u0 R3
u0
R3 R1
u1
R3 R2
u2 3u1 0.2u2
R3
3 0 .2
R2 50k
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李贤良 2010.10.23
实验目的
1. 了解负阻变换器的原理及特性; 2. 学习负阻变换器的测试; ; 3. 学习使用电压表和电流表。
负阻变换器
• 负阻变换器是由有源器件构成的一种特殊 阻抗变换器。 阻抗变换器。 • 负阻变换器的分类： 负阻变换器的分类：
实验二误差分析
R i= U i/ I i Rpi= - RL*R1i / (-RL+R1i) γi = ( R i - R p i) / R pi * 100/100
---- 电流反向型 ---- 电压反相型
• 本实验只研究电流反向型负阻变换器。 本实验只研究电流反向型负阻变换器。
电流反向型负阻变换器
ɺ ɺ ɺ I1 U O I 2
R ɺ I
ɺ U1
∞ 1 2
1
R ɺ I
2
ɺ U2
Z
ɺ ɺ U1 U 2 Z in = = = −Z ɺ ɺ I1 I2
负阻变换器的应用
R L( ) : U (V) I (mA) 300 500 700 800 900 1000
实验一误差分析
R i= U i/ I i
γi = ( R i + R L ) / - R L * 100/100
实验二接线图
1kΩ A E据
R L =400 R 1( ) : U (V) I (mA) 150 300 400 500 1000 2000
• 正弦波振荡电路 • 有源滤波器 • …… 主要用于处理模拟信号
实验内容
• 实验一：测量负阻变换器的电路特性； • 实验二：测量负阻变换器和电阻的并联电 路特性。
实验器材介绍
• • • • • 干电池 万用表 电阻箱 实验板 直流稳压电源
实验一接线图
1kΩ A E V RL 1kΩ
实验一测量数据