负阻抗变换器的仿真分析

运算放大器负阻变换性能的仿真分析

数据如表１所示。
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０５ｋ，－Ｉ．Ｑ≤ Ｒ ≤
２３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Ｕ１Ｖ，Ｒ一Ｒ一１ｋ一Ｑ，测得数据如表４所
摘要：以ＥｅｔｏｉｓＷｏｋｅｃ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ｌｃｒｎｃｒｂｎｈ
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ＥＤＡ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３Ｒ。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.。

回转器与负阻抗变换器的仿真分析

第19卷第3期2003年9月天　津　理　工　学　院　学　报JOURNA L OF TIAN JIN INSTITUTE OF TECHN OLOG Y V ol.19N o.3Sep.2003 文章编号:100422261(2003)0320086203回转器与负阻抗变换器的仿真分析Ξ徐　伟1,马　韬2,徐钦民1(1.天津理工学院自动化与能源工程学院,天津300191;2.天津大学机械工程学院,天津300072)摘　要:回转器和负阻坑变换器是两个具有实用意义的器件,通过电路仿真标准工具PSPICE6.2的“软教学”、“软实验”和“软设计”,丰富了理论教学内容,填补了实验教学的空白,使理论环节与实践环节进一步紧密地结合起来.关键词:回转器;负阻抗变换器;仿真;PSPICE 中图分类号:TP39 文献标识码:AEmulating analysis of circle round device andnegative impedance converterX U Wei 1,MA T ao 2,X U Qin 2min 1(1.C ollege of Automation and Energy S ource Eng.,T ianjin Institute of T echnology ,T ianjin 300191,China ;2.School of Mechanical Engineering ,T ianjin University ,T ianjin 300072,China )Abstract :C ircle round device and negative im pedance converter are tw o devices of having pragmatic meaning.Through“soft teaching ”,“soft test ”,and “soft desigh ”of circuit emulating criterion tool PSPICE6.2,they enrich the content intheory teaching ,fu fil the gaps in test teaching ,make theory link and practice link m ore inseparable in a further combi 2nation.K eyw ords :circle round device ;negative im pedance converter ;emulating ;PSPICE 回转器和负阻抗变换器是电路理论中具有实用价值的两个器件,邱关源所编第四版《电路》教材中只给出其符号,对其端口处伏安关系进行了理论推导[1].实践教学中,由于受到实验设备等硬件设施及学时的限制也将其搁置一边,学生不知其组成、没有直观地感性认识,认识上的模糊,影响了对其应用方面的开发,如何填补理论教学和实践教学的不足,如何将理论与实际紧密结合,在有限的学时内给学生以更大的信息量,电路仿真软件PSPICE 的使用[2],使这一问题得到了很好的解决.1　回转器的仿真分析及应用由于回转器能使容性负载和感性负载互为逆变,而用电容器来模拟电感器是其重要应用之一,为用易于集成的电容来实现难于集成的电感提供了可能性,特别是在模拟大电感量和低损耗的电感器方面,具有很高的实用价值.针对教材中给出的回转器符号及推导出的功能,调用PSPICE6.2,在Schematice 环境中绘制出由运算放大器构成的回转器电路,如图1.负载为图1　回转器电路Fig.1　Circle round deviceΞ收稿日期:2002212231 第一作者:徐　伟(1956— ),女,副教授一个3mF 的电容器,然后选择Analysis 菜单中“Set up ”项,选择“瞬态分析”类型,完成相应的设置后,进入Analysis 菜单中Simulate 项进行仿真,其结果如图2.图2　回转器1端伏安关系Fig.2　Circle round device 1extremityvoltage 2current characteristic图3　用等效电感器作高通滤波器电路Fig.3　H igh 2p ass filter systemcircuit图4　高通滤波器幅频特性Fig.4　H igh 2p ass filter system amplitude andfrequency ch aracteristic 显见,回转器入端(1端)电压超前于电流90°,呈纯电感性质,其等效电感值L eq =U m /I m ω≈3.18(H ).图3是用图1构成的等效电感器组成高通滤波器的应用电路,图4为其幅频特性. 同理,回转器还可以构成低通、带通滤波电路、R LC 谐振电路等等.2　负阻抗变换器的仿真分析及应用负阻抗变换器能够起逆变阻抗的作用,即具有把一个正阻抗变为负阻抗的本领,分电流反向型和电压反向型.针对教材中给出的负阻抗变换器的符号及推导出的功能,以电流反向型、负载为一个1kΩ的纯电阻元件、输入电压为正弦激励情况为例,调用PSPICE 6.2,同上述回转器的绘制、设置、分析步骤,得到其电路如图5、图6的仿真结果.图5　负阻抗变换器电路Fig.5　N egative imped ance convertercircuit图6　负阻抗变换器1端伏安特性Fig.6　N egative imped ance conveter 1extremityvoltage 2current ch aracteristic・78・　2003年9月徐　伟,等:回转器与负阻抗变换器的仿真分析显见,输入电流与输入电压反相,从而证明该电路确实是一个负阻抗变换器,它将一个正电阻变换成了一个负电阻,等效阻值为R eq=-U m/I m≈-100(Ω).图7是以该等效负电阻去低消R LC串联二阶零输入响应电路中R7值(其中:u c3(0+)=0.1V),以获得无阻尼等幅振荡的应用电路,图8是其电容电压等幅振荡情况. 同理,负阻抗变换器还可以构成回转器、构成一个具有负内阻的电压源等.图7　R LC串联无阻尼等幅振荡电路Fig.7　R LC series not resistance equiamplitudevibrationcircu图8　Uc等幅振荡波形Fig.8　Equiamplitude vibration circu U c w aveform3　结　论通过电路仿真工具PSPICE的使用,将理性认识与感性认识、理论与实际紧密地结合在一起,丰富了理论教学内容,弥补了实验手段不足,在有限的学时内,给学以生动的、更多的信息,开拓了学生的视野,激发了学生的学习兴趣,收效十分显著.参　考　文　献:[1]　邱关源.电路[M].北京:高等教育出版社,1999.[2]　徐　伟,张晓光.电路分析和模拟技术[M].香港:现代知识出版社,2002.・88・天　津　理　工　学　院　学　报第19卷　第3期　。

用Multisim实现负电阻的仿真和分析

Sim ulate \ Run 或直接点击快捷键
[7]
, 得到电流表的示
( 1 ) 进入 DC Sweep 设置窗口后 , 选 Analysis Pa2 rameters标签 , 单击 Change Filter按钮 , 在弹出的对话框中 , 复选 D isp lay internal nodes 与 D isp lay submod2 ules,最后单击 OK即可 , 这时就可将恒流源作为扫描对象了。在 Source 栏选 i: xi1, Start 栏输入 - 0. 01,
收稿日期 : 2007 - 06 - 15 基金项目 : 上海交通大学 PRP项目 ( T03012001) 资助。作者简介 : 丁晨华 ( 1987 - ) ,男 ,上海人 ,研究方向为电路设计自动化。 Email: dingchenhua@ yahoo. com. cn 通信作者 : 田社平 ( 1967 - ) ,男 ,湖北仙桃人 ,博士 , 副教授 , 主要从事电路理论和动态检测技术的教学和科研工作。 Email: sp tian @ sjtu.
式 ( 3 )成立的条件是 (运算放大器工作于线性区 )
| u| < ( 4)
当运算放大器工作于正饱和区时 , 有 U 0 = U sat , 此时有
R3 u = R1 i + U sat u > U sat R2 + R3 ( 5)
当运算放大器工作于负饱和区时 , 有 U 0 = - U sat , 此时有
( b) 电压 2 电流关系曲线
u = R1 i - U sat
R2 U sat R1 ( R 2 + R3 )
图 1 负电阻的压控型实现电路
得到电压 2 电流关系曲线如图 2 ( b )所示。值得注意的是 ,上述负电阻的实现电路 ,运算放大器反相输入端的电阻 R3 必须接地 ,说明负电阻的两端是有区别的。

电工电子综合实验报告-负阻抗变换器和回转器

电工电子综合实验报告——负阻抗变换器和回转器的设计一、摘要本文提出了利用运算放大器实现：（1）负阻抗变换器（NIC）的电路（2）回转器电路二、引言1、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负阻抗变换器和回转器。

2、负阻抗变换器（NIC）是一种二端口器件，是电路理论中的一个重要的基本概念，在工程实践中也有广泛的应用。

它一般由一个有源二端网络形成一个等值的线性负阻抗。

该网络可由线性集成电路或晶体管等元器件组成。

3、回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。

它有着①不消耗能量不存储能量②非记忆元件③线性非互异元件④电量回转作用的特点。

也就是说它具有把一个端口的电压（或电流）“回转”成另一端口电流（或电压）的能力。

它的一个重要用途就是将电容“回转”成电感，或反之。

三、正文（一）实验材料与设备装置本实验采用的是虚拟的方法，所使用的软件为Multisim7。

（二）实验过程1、用运放设计一负阻抗变换器（NIC）电路⑴电流反向型负阻抗变换器（INIC）（图1—1）图1—1 INIC电路INIC的端口特性可用T参数描述为：U1 1 0 U2 ，其中 1 0= T=I1 0 -1/k I2 0 -1 /k当有负载Zl时，11’端口看进去的端口阻抗Z=U1/I1=kU2/I2，即为Z=-kZ2.即若22’接电阻R时，端口阻抗为-kR;接电感时，端口阻抗为-kL；接电容时，端口阻抗为-kC。

⑵电压反向型负阻抗变换器（VINC）（图1—2）图1—2 VNIC电路VNIC的端口特性可用T参数描述为：U1 -k 0 U2 ，其中-k 0= T=I1 0 1 I2 0 1当有负载Zl时，11’端口看进去的端口阻抗Z=U1/I1=kU2/I2，即为Z=-kZ2.即若22’接电阻R时，端口阻抗为-kR;接电感时，端口阻抗为-kL；接电容时，端口阻抗为-kC。

电工电子综合实验报告-负阻抗变换器和回转器

电工电子综合实验报告——负阻抗变换器和回转器的设计一、摘要本文提出了利用运算放大器实现：（1）负阻抗变换器（NIC）的电路（2）回转器电路二、引言1、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负阻抗变换器和回转器。

2、负阻抗变换器（NIC）是一种二端口器件，是电路理论中的一个重要的基本概念，在工程实践中也有广泛的应用。

它一般由一个有源二端网络形成一个等值的线性负阻抗。

该网络可由线性集成电路或晶体管等元器件组成。

3、回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。

它有着①不消耗能量不存储能量②非记忆元件③线性非互异元件④电量回转作用的特点。

也就是说它具有把一个端口的电压（或电流）“回转”成另一端口电流（或电压）的能力。

它的一个重要用途就是将电容“回转”成电感，或反之。

三、正文（一）实验材料与设备装置本实验采用的是虚拟的方法，所使用的软件为Multisim7。

（二）实验过程1、用运放设计一负阻抗变换器（NIC）电路⑴电流反向型负阻抗变换器（INIC）（图1—1）图1—1 INIC电路INIC的端口特性可用T参数描述为：U1 1 0 U2 ，其中 1 0= T=I1 0 -1/k I2 0 -1 /k当有负载Zl时，11’端口看进去的端口阻抗Z=U1/I1=kU2/I2，即为Z=-kZ2.即若22’接电阻R时，端口阻抗为-kR;接电感时，端口阻抗为-kL；接电容时，端口阻抗为-kC。

⑵电压反向型负阻抗变换器（VINC）（图1—2）图1—2 VNIC电路VNIC的端口特性可用T参数描述为：U1 -k 0 U2 ，其中-k 0= T=I1 0 1 I2 0 1当有负载Zl时，11’端口看进去的端口阻抗Z=U1/I1=kU2/I2，即为Z=-kZ2.即若22’接电阻R时，端口阻抗为-kR;接电感时，端口阻抗为-kL；接电容时，端口阻抗为-kC。

实验22负阻抗变换器

实验二十二负阻抗变换器一、实验目的1. 加深对负阻抗概念的认识，掌握对含有负阻的电路分析研究方法。

2. 了解负阻抗变换器的组成原理及其应用。

3. 掌握负阻器的各种测试方法。

二、原理说明1. 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（如燧道二极管）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。

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。

按有源网络输入电压电流与输出电压电流的关系，负阻抗变换器可分为电流倒置型和电压倒置形两种(INIC 及VNIC)，其示意图如图22-1所示。

图 22-1在理想情况下，负阻抗变换器的电压、电流关系为： INIC 型：U .2＝U .1，I .2＝K I .1 （K 为电流增益） VNIC 型：U .2＝-K 1U .1，I .2＝-I .1 （K 1为电压增益）2. 本实验用线性运算放大器组成如图22-2所示的INIC 电路，在一定的电压、电流范围内可获得良好的线性度。

根据运放理论可知： U .1＝U .+＝U .－＝U .2又 I .5＝I .6＝0， I .1＝I .3，I .2＝－I .4,1·1·I U Z i =,13·1·3·Z U U I -=21·3·22·3·4Z U U Z U U I -=-= ∴ I .4Z 2＝－I .3Z 1，－I .2Z 2＝－I .1Z 1，图 22-2IN IC22U 1U V N IC U -K 11Lii∴11·22·Z I Z Z U L-=⋅∴)(21211·1·1·2·Z Z K KZ Z Z Z Z I U I U L L i =-=⋅-===令 Z 1 R 1 当 Z 1＝R 1＝R 2＝Z 2＝1K Ω时，K ＝──＝──＝1 Z 2 R 2 (1)若 Z L ＝R L 时， Z i ＝－KZ L ＝－R L1 1 1(2)若 Z L ＝ ── 时，Z i ＝－KZ L ＝－ ── ＝j ωL （令 L ＝ ── ） j ωC j ωC ω2C 1 1(3)_若 Z L ＝j ωL 时，Z i ＝－KZ L ＝－ j ωL ＝── （令 C ＝ ── ） j ωC ω2L（2）（3）两项表明，负阻抗变换器可实现容性阻抗和感性阻抗的互换。

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。

负阻抗变换器实验教程

同理，若负载为电阻R与电感L串联连接，并在输入端并联电阻 R，则该电路的输入阻抗 Zin可等值为电阻 R与电容 C串联的阻抗，等值电容 Ceq L / R。2 4. 研究RLC串联电路的方波响应，由于实际电感元件本身存在直流电阻，因此，响应类型只能观察到有阻尼的情况。图5.15.4是利用具有负电阻的方波电源作为激励，由于电源的负电阻可以和电感器的电阻相抵消，因此，响应类型还可以出现无阻尼等幅振荡和负阻尼发散振荡的情况。
i1 / mA
等效电阻
/Ω
理论值测量值
1000
1200
1400
1600
1800
2000
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 Ω，负载Z1取 1kΩ，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。
流反向负转换器（INC）和电压反向负转换器（VNC）
。 + i1
i2 +
+ i1
i2 +
U1
INC
U2
U1
VNC
U2
-
-
-
-
图5.15.1（a）电流反向负转换器
图5.15.1（b）电压反向负转换器
电流反向负转换器，如图5.15.1（a）所示，其电压－
电流关系为：
ui1 1
i2 u2
Zin

R( Z1 ) R (Z1)

R

(R

jC
1
)

jC R j R2C
1

实验14(8)负阻抗变换器及其应用

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EWB仿真实验 EWB仿真实验
2、阻抗变换及相位观察、
七、试验报告
1、完成计算与绘制特性曲线 2、总结对INCI的认识 3、心得体会及其它
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谢
谢
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1
1
一般可分为电流反向型和电压反向型 + 两种，电流反向型的模型如图14--1所示。 ɺ 所示。两种，电流反向型的模型如图所示 U1 − 其电压、电流关系为：其电压、电流关系为：
I2
2
+
ɺ (k + 1) I 2
ɺ U2
−
2'
ɺ ɺ U1 = U 2
ɺ ，I1
ɺ = kI 2
为电流增益）（k为电流增益）为电流增益
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1、负阻抗变换器、负阻抗是电路理论中的一个重要基本概念，负阻抗是电路理论中的一个重要基本概念，负阻抗的产生除某些非线性元件（如隧道二极管）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，有负阻抗特性外，一般都由一个有源二端口网络来形成一个等值的线性负阻抗。这样的网络就是负阻抗变换器。的线性负阻抗。这样的网络就是负阻抗变换器。 Iɺ ɺ
ɺ ɺ ɺ ɺ I1 = I3 I2 = I4 ɺ ɺ I1Z1 = I 2 Z 2
（虚短路）虚短路）
+
Zi
ɺ U1
−
Z1
ɺ I1
∞
+
Z2
−
ɺ I2
+ ɺ U −
+
（虚开路）虚开路）

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。

负阻抗变换器和回转器设计(蔡文婷)

负阻抗变换器和回转器设计1. 负阻抗变换器a) 负阻抗模型按二端口网络输入电压，电流与输出电压和电流的关系，可分为电流反相型（INIC ）和电压反相型（VNIC ）复阻抗变换器两种。

图A .电流反向负转换图B.电压反向负转换器对图A ，1212i i u u =⎧⎨=⎩电流反向负转换器能转换电流的方向并保持电压的极性不变。

对图B ，1212i i u u =-⎧⎨=⎩电压反向负转换器的特点是，转换输入电压的极性，而保持电流的方向不变。

b) 负阻抗变换器是用一个运算放大器构成的电流反向型负阻抗变换器，电路图如图C 虚线部分所示。

013u u i =-，0240R u i R =- p n u u =， “虚断”特性，13i i =，24i i = 带入上述式子，即得12i i = 图C.负阻抗变换器根据负载Z 1上的端电压和电流的参考方向，有..221U I Z =-，因此从输入端U 1看入的输入阻抗..121..12in U U Z Z I I ===-。

因此，U 2端的负载阻抗Z 1通过负阻抗变换器，在U 1端可等效为负阻抗（－Z 1），即从输入端的特性而言，上述端口相当于一个负阻抗元件。

例如，当负载为电阻R ，则从输入端看入，相当于一个负电阻（－R ）。

c)仿真图如下：++--+-+-22Z 12. 回转器a) 回转器是理想回转器的简称。

它是一种新型的双口元件，其符号如图D 所示。

其特性表现为它能将一端口上的电压（或电流）“回转”为另一端口上的电流（或电压）。

端口量之间的关系为1221i gu i gu =⎧⎨=-⎩或1221u i u i αα=-⎧⎨=⎩回转系数g 具有电导的量纲，称为回转电导，α＝1/g 称为回转比。

图D.回转器示意图b)回转器可以由晶体管或运算放大器等有源器件构成。

图E 所示电路是一种用两个负阻抗变换器来实现的回转器电路。

其端口特性： 122111i u R i u R ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩ 根据回转器定义式，可得 g ＝1/R 。

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。

lin实验41 负阻抗变换器

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

( R j L ) R R 2 jLR Zi R ( R jL) R jL 1 j L R2
1 R )R R2 j C j C Zi R j R 2 C 1 1 (R ) R j C j C (R
三、实验仪器和器材
1. 2. 3. 4. 5. 6.
7.
8. 9.
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
1. 2. 3.
4.
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。

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
U1 U 2 Zi Z L I1 I2

multisim负电阻仿真

multisim负电阻仿真Multisim是一款电子电路仿真软件，它可以让工程师们直观地了解到他们设计的电路。

在电子电路中，电阻是最基本的被动元件之一，在基本电路的研究中起到了至关重要的作用。

然而，在一些特殊情况下，我们需要使用负电阻来完成一些电路的设计和测试。

负电阻，也称为负阻抗，是指当电流通过这个元件时，输出的电压与输入的电流成反比。

也就是说，输入电流增大，电压降低；而输入电流减小，电压升高。

Multisim是一款功能强大的电路仿真软件，也支持负电阻的仿真。

接下来，我们将介绍Multisim中如何进行负电阻的仿真。

负电阻的符号：在 Multisim中，负电阻的符号类似于普通电阻，它们的符号都是一个长方形。

但是负电阻的符号上半部分是斜线，而非水平线段。

在 Multisim中，负电阻的库位于“模拟元件”下的“可变电阻”库中，下面是这个库的截图。

在这里可以看到，有各种不同的负电阻，包括可调型的和非可调型的。

在这里我们选择了“可变负电阻器”。

在Multisim中，负电阻器具有三个参数：1、值：这是负阻值的大小。

2、温度系数：这是负阻器的温度系数，即温度变化对电阻值的影响。

在本教程中我们将使用可变电压源和负电阻产生的电路将一个简单的信号放大器连接到 Multisim。

实现这个电路需要选择“可变负电阻器”。

1、首先，在 Multisim中打开一个新的电路设计文件。

2、然后从 Multisim中的元件库中选取所需元件。

这里我们选择“加法运算器”、“可变负电阻器”、“仿真地”、“可变电压源”和“正弦波信号源”这五个元件来设计我们的电路。

3、然后，将这五个元件连接在一起，如下图所示：4、接下来，我们需要对负电阻器进行仿真。

要使用可变电压源并使电路工作，请单击“仿真”菜单上的“仿真设置”。

在仿真设置窗口中，选择“交流分析”并将“Start Frequency”设置为1kHz，“Stop Frequency”设置为10kHz。

阻抗变换器的设计与仿真

摘要射频设计的主要工作之一，就是使电路的某一部分与另一部分相匹配，在这两部分之间实现最大功率传输，这就需要在射频电路中加入阻抗变换器从而达到阻抗匹配的目的。

本文介绍了一种中心频率为400MHz、频宽为40MHz的50～75欧姆T型阻抗变换器的设计与仿真过程。

文中概述了射频阻抗变换器的种类、用途及发展。

在分析了阻抗匹配理论基本知识的基础上，论述了射频阻抗变换器的设计过程，然后通过ADS软件进行设计和仿真,并对仿真结果进行了分析总结。

关键词:射频；阻抗匹配；阻抗圆图；VSWR（电压驻波比）；ADS目录摘要 (1)ABSTRACT................................................ 错误！未定义书签。

第一章引言 (2)1.1 概述 (2)1.2 射频阻抗变换电路的类型 (2)1.3 射频阻抗变换器的用途 (2)1.4射频阻抗变换器设计的发展 (3)第二章基本原理 (3)2.1 阻抗匹配 (3)2.2 史密斯圆图 (4)2.2.1 等反射圆 (4)2.2.2 等电阻圆图和等电抗圆图 (5)2.2.3 Smith圆图（阻抗圆图） (7)2.3 电压驻波比 (8)第三章 T型阻抗变换器的设计 (9)3.1 T型阻抗变换器（RS <RL）的设计步骤 (9)3.2 T型阻抗变换器的设计过程 (10)第四章阻抗变换器电路仿真 (11)4.1 ADS 软件简介 (11)4.2 T型阻抗变换器的仿真结果及分析 (11)第五章总结 (14)参考文献................................................ 错误！未定义书签。

致谢.................................................. 错误！未定义书签。

表目录图1. 1 T型变换电路 (2)图1. 2 R s + jX s = R L - jX L时的共轭匹配 (2)图1. 3 天线与接收端的阻抗匹配 (3)图2. 1 传输线终端连接不同的Z L在等反射圆图的表示 (5)图2. 2 等电阻圆图2. 3 等电抗圆 (6)图2. 4 smith圆图 (8)图3. 1 T型匹配电路 (9)图3. 2 T型匹配电路实际电路类型 (10)图3. 3 T型阻抗变换器电路 (11)图4. 1 T型阻抗变换器仿真电路 (12)图4. 2 T型阻抗变换器电路仿真结果 (13)第一章引言1.1 概述在处理RF系统的实际应用问题时，总会遇到一些非常困难的工作，对各部分级联电路的不同阻抗进行匹配就是其中之一。

基于MATLAB的负阻抗变换器的特性及应用的研究

ｓｕｂｐｌ０Ｉ（２，１．２）一ｌｌｏＦ（ｆ，＆５”），
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ｕ＝２＊ｐｉ＊ｆ；
４结束语
基于ＭＡ’Ｉ队Ｂ的仿真实验设计。电路参数的选择也是极
为重要的。否则实验现象就不明显。利用ＭＡＴＬＡＢ程序可以定量地分析电路参数。直观地绘制电路参数之间的关系图。展示了ＭＡＴＬＡＢ方便灵活的动态仿真结果。参考文献：【ｌ】华中理工大学电工基础教研室．电路实验指导书【Ｍ１．北京：高等教育出版社，１９８３．【２】周克定，张文灿．电工理论基础：上册【Ｍ】．北京：高等ｔｔ－青＂
ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ
ｉｔｉｓ
ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ
ｔｏ
ｄｒａｗｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅ８．Ｓｏｍａｋｅ
ｕｓｅ
ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂａｓｅｄ
ＭＡＴＬＡＢ．
Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｕｌｔｉ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｅａｃｈｐｒｏｇｒａｍｉｓ
（２）
所以ｊ。：孕ｊ２

负阻抗变换器.

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。

二、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 1和I 1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。

U 1、I 1和U 2、I 2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 。

对于CNIC ，从输入端口1—1’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1—1`看入的阻抗为L in 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1—1’，则有U 1=-I 1Z L ，从输出端口2—2’看入，对于CNIC ，有L in Z K I UK I K U I U Z 11111112221-====对于VNIC ，有L in Z K I K U I U K I U Z 212111222211-==--== 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。

基于MATLAB的负阻抗变换器的特性及应用的研究

基于MATLAB的负阻抗变换器的特性及应用的研究宗爱芹【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(19)8【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.%Using Experimental method to study the characteristics and application of negative impedance converter, there is large amount of data to process,and it is difficult to draw the characteristic curves. So the simulation based on MATLAB. Compared with the traditional experimental methods, MATLAB make useof calculate characterlstics of group elements. The multi-frequency components and the corresponding voltage, current and impedance are considered as the line multielements. Each element corresponds to a valce of frequency components. Because they obey the same equation, the program is particularly simple. It is very easy to draw the rector diagram of voltage and the amplitude-frequency and phasefrequency characteristicsof current. It can analyse the nature of the circuit quantity. Using toMATLBA design RLC parallel resonant , its resonant frequency, quality factors and pass band are more accurate than traditional experimental methods.【总页数】3页(P41-43)【作者】宗爱芹【作者单位】上海海事大学高等技术学院,上海200136【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.基于负阻抗变换器的实验仿真与应用研究 [J], 张国平;嵇英华2.一种负阻抗变换器的特性研究及其应用 [J], 钟家桢;董平3.抵消恒功率负载负阻抗特性影响的双向Buck/Boost变换器控制策略 [J], 张旭辉;温旭辉;赵峰4.基于负阻抗特性补偿的船舶DC/DC变换器控制策略 [J], 庄绪州;张勤进;刘彦呈5.阻抗变换器的负阻特性分析 [J], 董武世因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。