回转器
回转器
级联后的双口网络的[T]=[T1][T2]
例10.5-1 求图示电路的传输参数[T]，已知 R1=1 、 R2=2、 R3=3、L=1H、C=1F、n=2、=1rad/s L 1 R1 n:1 * * R2 1‘ . . I1 R1=1 I2 + . U1 R2=2 . I . L j1 I1 2:1 + . * * U1 图(b) 2‘ . I2 + . U2 + . U1 . I1 R3 C 2
例10-3.１: 求图示回转器端口的输入阻抗。 . g I1 1 + . U1 1‘
. I2 2 + . U2 2‘
ZL
例10.3-2: 已知 r=2 C=0.5F 求:u1
i1 5 2 cos 3 t ( A )
. I1 r . I2 2 + . U2 2‘
1 + . U1 1‘
1 j C
由于： Z12Z21 Y12Y21 等效电路
i1 gu 2 i 2 gu 1
所以回转器不具有互易性。
u 1 ri 2 u 2 ri 1
i1
+ u1 gu2
i2
+ u2 + u1 -
i1 + -ri2 + ri1
i2 + u2 -
-gu1
回转器的功率 1-1‘端口输入的瞬时功率 p1=u1i1 +
u1 0 r u 2
或
i1 0 g i2
g u1 0 u 2
回转器的Z参数矩阵和Y参数矩阵为：
0 [Z ] r r 0 0 [Y ] g g 0
16.6 回转器和负阻抗变换器
本节介绍两种特殊的二端口器件： 本节介绍两种特殊的二端口器件：
回转器和负阻抗变换器
一、回转器
回转器是一种线性非互易的多端元件。 回转器是一种线性非互易的多端元件。 回转器是一种阻抗逆变器，可用于将电容回转成电感。 回转器是一种阻抗逆变器，可用于将电容回转成电感。 1、电路符号图 、 i2 i1 + u1 + u2 -
0 − r Z= r 0 0 g Y== - r i2 u2 = r i1 或 i1 = g u2 i2 = -g u1
u1i1+u2i2= - r i2 i1 + r i1 i2 = 0
理想回转器既不消耗功率又不发出功率， 理想回转器既不消耗功率又不发出功率，它 是一个无源线性元件 无源线性元件。 是一个无源线性元件。且互易定理不适用于回转 器。
4、回转器的应用 、 回转器具有把一个端口上的电流 回转” “回转”为另一端口上的电压或相反过 程的性质。 程的性质。 应用这一性质回转器可以把一个电 容回转为一个电感， 容回转为一个电感， 这在微电子器件中为用易于集成的 电容来实现难于集成的电感提供了可能 来实现难于集成的电感 电容来实现难于集成的电感提供了可能 性。
0 U 2 − I 1 2
4、负阻抗的实现(以电流反向型为例) 、负阻抗的实现 I1 + U1 NIC I2
Z2
U1 1 0 U 2 I = 0 − k − I 2 + 1
U2 U2 = - Z2I2
U1 ( s ) U 2 (s) = 输入阻抗 Zin= I1 ( s ) kI 2 ( s )
电容回转为电感. 若C=1µF，r = 50k ，则L=2500H.电容回转为电感 ， 电容回转为电感
回转器——精选推荐
回转器一、实验目的1. 掌握回转器的基本特性2. 测量回转器的基本参数3. 了解回转器的应用 二、原理说明1. 回转器是一种有源非互易的新型两端口网络元件， 电路符号及其等效电路如图23-1(a)、(b)所示。
图 23-1 理想回转器的导纳方程如下： I 1 0 g u 1＝ ，或写成 i 1＝gu 2 ，i 2＝－gu 1 I 2 -g 0 u 2也可写成电阻方程：u 1 0 -R i 1＝ ，或写成u 1＝－R i 2 ，u 2＝R i 1 u 2 R 0 i 2式中g 和R 分别称为回转电导和回转电阻，统称为回转常数。
2. 若在2-2'端接一电容负载C ，则从1-1'端看进去就相当于一个电感，即回转器能把一个电容元件“回转”成一个电感元件；相反也可以把一个电感元件“回转”成一个电容元件，所以也称为阻抗逆变器。
2-2'端接有C 后，从1-1'端看进去的导纳Y i 为2222211/i u g g i gu u i Y i -=-== C j Z i u L ω122=-= Lj C j g Y i ωω1/2==∴，式中2g C L =为等效电感。
3. 由于回转器有阻抗逆变作用，在集成电路中得到重要的应用。
因为在集成电路制造中，制造一个电容元件比制造电感元件容易得多，我们可以用一带有电容负载的回转器来获得数值较大的电感。
图23-2为用运算放大器组成的回转器电路图。
11,2,2u i1i 2u 2(a )11,u i1(b )图 23-2三、实验设备四、实验内容实验线路如图23-3所示。
R S 跨接于DG06挂箱中G 线路板左下部的二个插孔间。
1. 在图23-3的2-2'端接纯电阻负载（电阻箱）， 信号源频率固定在1KHz ，信号源电压≤3伏。
图 23-3用交流毫伏表测量不同负载电阻R L 时的 U 1、U 2 和U RS ， 并计算相应的电流I 1、I 2和回转常数g ，一并记入表23-1中。
回转器
的回转器电路。
其端口特性
i1
1 R u2
i2
1 R
u1
根据回转器定义式，可得g＝1/R。
2．在输入为正弦电压，负载阻抗是一个电容C时， 输入阻抗为：
Zin
1 g2ZL
g2
1 1
jC
g2
j L
jC
可见，在回转器输出端接入一个电容元件，从输入
端看入时可等效为一电感元件，等效电感L＝C/g2
。所以，回转器也是一个阻抗变换器，它可以使容
性负载变换为感性负载。
3．如图3（a）所示，用模拟电感器可以组成一个
RLC并联谐振电路，图3（b）是其等效电路。
R
＋
u1
C1
C2
－
图3（a） RLC并联谐振电路图
R
＋
u1
C1
L
－
图3（b） RLC并联谐振电路等效电路图
此并联谐振电路的幅频特性为：
U ()
I
I
G2 (C 1 )2 G 1 Q2 ( 0 )2
3. 绘制不同频率下，电路中采样电阻两端的幅频特 性。
实验现象
1. 在模拟电感器实验中，回转器的负载接电容时， 其端口的电压相位超前于端口电流相位，说明回 转器将电容转换成了电感。
2. 电阻、电容和模拟电感器串联当输入信号频率等 于谐振频率时电路发生了谐振，此时电阻上的电 压最大。
实验结果分析
1. 如果直接将通道1测量 us，通道2测量uro，会产 生什么后果？为什么？ 答：会造成功率函数发生器输出端短路。因为 示波器两通道的“地”是同一个“地”。
1台
交流毫伏表
1只
数字示波器
1台
有源电路实验板
回转器实验报告
回转器实验报告回转器实验报告引言：回转器是一种常见的实验装置，用于研究物体在旋转时产生的力和动力学特性。
本次实验旨在通过构建一个简单的回转器装置，探究回转器的基本原理和运行机制，并分析其在不同条件下的性能表现。
一、实验目的本实验的主要目的如下：1. 理解回转器的基本原理和结构；2. 探究回转器在不同转速下的性能变化；3. 分析回转器在不同负载条件下的工作特性；4. 讨论回转器在实际应用中的局限性和改进方向。
二、实验装置与方法1. 实验装置：本次实验所使用的回转器装置主要包括一个电动机、一个转轴、一个负载轮和一套数据采集系统。
电动机通过转轴将动力传递给负载轮，数据采集系统用于记录转轴转速和负载轮的转动情况。
2. 实验方法：在实验开始前，首先将电动机与转轴连接，并将负载轮安装在转轴上。
然后，通过调节电动机的转速，记录不同转速下转轴的转动情况。
接着，改变负载轮上的负载，记录不同负载条件下转轴的转速和负载轮的转动情况。
最后，根据实验数据进行分析和讨论。
三、实验结果与讨论1. 回转器转速与负载关系：根据实验数据，我们可以得出回转器的转速与负载之间存在一定的关系。
当负载增加时，回转器的转速会下降；当负载减小时，回转器的转速会增加。
这是因为负载的增加会增加回转器所需的力矩，从而降低转速。
2. 回转器转速与电动机转速关系：实验还表明，回转器的转速与电动机的转速之间存在一定的关系。
当电动机的转速增加时，回转器的转速也会增加；当电动机的转速减小时，回转器的转速也会减小。
这是因为电动机提供的动力直接影响着回转器的转速。
3. 回转器的性能与负载轮材料的关系：在实验中，我们还发现负载轮的材料对回转器的性能有一定的影响。
当负载轮的材料较轻时，回转器的转速会相对较高；当负载轮的材料较重时，回转器的转速会相对较低。
这是因为负载轮的材料质量会影响回转器所需的力矩。
四、实验结论通过本次实验，我们得出了以下结论：1. 回转器的转速与负载之间存在一定的关系，负载增加会导致转速下降。
回转器与负阻抗变换器
电流反向型和电压反向型
电路符号
i1 +
u1
NIC
_
i2 + u2 _
电流反向型定义：
u1 i1
= =
u ki
2 2
k >0
电压反向型定义：
u
1
i1
= =
− ku − i2
2
电流反向型NIC情况下：
I&1
+
U& 1
NIC
_
I&2
+ U&_2
可实现
Z in
=
U&1 I&1
=
U& 2 k1 I&2
第十章 双口网络
§10-4 回转器与负阻抗变换器
1、回转器
+ 1 i1 u1
r (或g)
i2 2+ u2
1′
2′
箭头表示回转器的回转方向，在图示参考方
向下，端口电压、电流的约束关系为
uu12==−rrii12 （1）
或
i2i1
= =
gu2 − gu1
（2）
若回转方向相反，则上述各式的等号右边加一负号。
I&2 2 +
U& -
2
ZL
2′
Zi
=
U&1 I&1
=
− rI&2 U& 2
=
−r 2
I&2 U& 2
=
r2
1 ZL
r
因此当 ZL
=
1 jωC
时，
Zi
=
jωr 2C =
jωL
回转器的研究
= （ − 0.001 + j0.916） kΩ 模拟电感的电感值为 L= b 0.916k = = 0.0972H 2πf 2π × 1500
3、利用模拟出的电感进行 RLC 并联谐振实验。
固定信号源电压VS 的有效值为 1.5V，将VS 与 LC 两端电压VI（即回转器输入 电压）分别接于示波器两输入端，扫描方式选择“X-Y 显示” 。改变信号源频率， 调节 X、Y 轴增益，使荧光屏出现直线。此时信号源频率即为谐振频率f0 。 按上述方法（用示波器显示李萨如图形）测得谐振频率 f0 = 1616Hz 固定信号源电压VS 的有效值为 1.5V，使用示波器观察信号源电压VS 及 LC 两 端电压VI的波形，利用游标读出在不同的频率 f 下 LC 两端电压的幅度（峰峰值） VIpp 及VS 与VI达到最大值时的最小时间差Δ t（VI超前于 VS 的时间）详见下表。 VI的有效值为 VI = VI与VS 的相位差为 φ= ∆t × 360°= f∆t × 360° t VIpp 2 2
当输入为正弦电压，负载阻抗是一个电容元件 C 时， u1 = −ri2 = −r −C du2 du d（ri1 ） di = rC 2 = rC = r 2C 1 dt dt dt dt
即回转器将电容“回转”为电感，有 L = r 2C 因此，在回转器输出端接入一个电容元件，从输入端看入时可等效为一电感 元件，等效电感 L = r 2 C。所以，回转器也是一个阻抗变换器，它可以使容性负 载变换为感性负载。
1、测量回转器的回转电阻
实验中使用万用表测得负载电阻R L 变化时，回转器输入电压的有效值 VI、输 出电压的有效值VO 以及采样电阻R S 两端电压的有效值VR 详见下表。 根据VR 可以计算出输入电流II ，根据VO 可以计算出输入电流IO ： V V II = R ；IO = O RS RL 进而根据预习计算中所求得的 1 1 iI = − uO ；iO = uI r r 可以得到两种计算 r 的方法： r1 = VO V ；r2 = I II IO
回转器
i1 + u1 -
内容四
利用回转器把一个电容元件回转成一个电感元件。 利用回转器把一个电容元件回转成一个电感元件。 再组成RLC并联电路，观察电流谐振现象， RLC并联电路 再组成RLC并联电路，观察电流谐振现象，并找出谐 [R、 参数自拟。 振频率 f0=? [R、C、L（C）参数自拟。]
0.5uF
2
in
变器。 变器。
实验原理三 用运算放大器组成回转器
R1 100Ω Ω
Ω R3 300Ω
4
R5
1KΩ Ω 3
2
'
+
∞ 1 +
V2 15V V1 15V 7 +
∞
4
+
6 5
R7
2KΩ Ω
8 LF353H
LF353H
8
R4 R8
1 2KΩ Ω 1′ ′ 5 100Ω Ω
R2
100Ω Ω 2 1KΩ Ω
实验原理二
回转器的阻抗逆变作用
回转器输出端接入负载阻抗 回转器输出端接入负载阻抗RL ，输入端的输 输出端接入负载阻抗 入阻抗 为： U1 − rI 2 I2 2 Z in = = 1 = r − U I1 U2 2 r 1 假如负载为电容C， 假如负载为电容 ，其阻抗为 Z L = − j ，则此时 ωC 2 输入阻抗 Z = jωCr = jωL' 。即输入阻抗是值为 的电感元件， L' = r C 的电感元件，所以回转器也是一个阻抗逆
R6
2′ ′
i4Байду номын сангаас
i9
i3
i6=0
V=0
i12 i10 i13 i5 i11 i14 i2
回转器的特性及应用
回转器的特性及应用回转器，又称旋转器，是一种实现物体回转运动的装置，由电机、传动系统和控制系统组成。
其特性和应用广泛，可以用于各种场合和行业。
首先，回转器的特性有多样化。
回转器可以实现物体的顺时针或逆时针旋转，速度可调，旋转角度可以设定。
同时，回转器具有稳定性和精确度高的特点，能够保持物体回转的稳定性和精确度，不受外界环境的干扰。
回转器的应用非常广泛。
首先，在工业领域中，回转器常用于生产线上的工作台或输送带，用于实现物体的旋转和定位。
例如，汽车制造厂使用回转器来保持汽车底盘在不同工位上的旋转和定位。
回转器还可用于物料搬运，如将物料从一个位置移动到另一个位置，实现生产线上的物料输送和分拣。
其次，在建筑工程中，回转器也有广泛的应用。
一种常见的应用是在塔吊上，回转器用于实现塔吊的回转运动，使塔吊能够覆盖到更广泛的范围。
此外，回转器还可用于建筑物的幕墙安装和维护。
通过安装在回转器上的工作平台，施工人员能够轻松地进行幕墙的安装和维护工作，提高工作效率和安全性。
另外，在物流领域，回转器也有广泛的应用。
回转器可以用于物料的分拣和储存。
例如，快递公司使用回转器对包裹进行分拣，将不同目的地的包裹送到不同的出口。
此外，回转器还可以用于货物的储存，如冷藏库中的货物可以使用回转器进行整理和存放，提高货物的存储密度和管理效率。
此外，回转器还广泛应用于舞台演出和展览活动中。
在舞台演出中，回转器常用于实现舞台背景和道具的快速换景，使演出更加精彩动人。
在展览活动中，回转器可用于展品的展示和观察。
例如，展览馆中的展柜可以使用回转器，使观众可以从不同角度观察展品，提升展览的观赏性和效果。
总之，回转器具有多样的特性和广泛的应用。
在工业、建筑、物流和文化等领域中，回转器被广泛应用于物体的回转、定位和输送，提高工作效率和实现特定的操作要求。
随着科技的不断发展，回转器的功能和应用也不断创新和拓展，为各行各业提供更加高效和便捷的解决方案。
16.6 回转器和负阻抗变换器
+ U2 -
式中k为一个正的实常数
3、负阻抗变换器的两种类型 ①电流反向型 + U1 -
I1
I2
NIC
U1 1 0 U 2 I 0 k I 2 1
②电压反向型
+ U2 -
U1 k I 0 1
0 U 2 1 I 2
4、负阻抗的实现 I1 I2 NIC
Z2
U1 1 0 U 2 I 0 k I 2 1
+ U2 U2 = - Z2I2
+ U1 -
U1 ( s ) U 2 (s) 输入阻抗 Zin= I1 ( s ) k I2 ( s )
3、回转器的特性
Z参数矩阵
Y参数矩阵
0 r Z= r 0 0 g Y= g 0
u1 = - r i2 u2 = r i1 或 i1 = g u2 i2 = -g u1
u1i1+u2i2= - r i2 i1 + r i1 i2 = 0
理想回转器既不消耗功率又不发出功率，它 是一个无源线性元件。
4、回转器的应用
回转器具有把一个端口上的电流 “回转”为另一端口上的电压或相反过 程的性质。 应用这一性质回转器可以把一个电 容回转为一个电感， 这在微电子器件中为用易于集成的 电容来实现难于集成的电感提供了可能 性。
I1(s)
+ U1(s) U1(sБайду номын сангаас = - r I2(s)
I2(s)
1/sC
§16.6 回转器和负阻抗变换器
一、回转器
回转器是一种线性非互易的多端元件。 1、电路符号图 i1 + u1 i2
回转器的t参数矩阵
回转器的t参数矩阵
回转器是指一种将直流电能通过电力电子器件进行变换，转换成交流电能输出的装置。
它主要由直流电机、整流器、逆变器等组成。
回转器的t参数矩阵是一个描述回转器的数学模型，用于分析
和设计回转器的性能。
该矩阵描述了回转器的输入-输出关系，包括电流和电压之间的相互作用。
对于一个回转器，其t参数矩阵可以分为4个子矩阵：t11, t12, t21和t22。
其中，t11表示输入电流与输出电压之间的关系，
t12表示输入电流与输入电流之间的关系，t21表示输出电压与输出电压之间的关系，t22表示输出电压与输入电流之间的关系。
具体而言，t11表示输入电流与输出电压之间的传输函数，即
输出电压对输入电流的响应。
t12表示输入电流与输入电流之
间的传输函数，即输入电流对输入电流的响应。
t21表示输出
电压与输出电压之间的传输函数，即输出电压对输出电压的响应。
t22表示输出电压与输入电流之间的传输函数，即输入电
流对输出电压的响应。
这些t参数可以通过系统的动态响应分析、频率响应分析等方
法来确定，从而对回转器的性能进行分析和设计。
lin实验42知识资料回转器
//(R)
RZ L ZL R
➢ 通过第一个负阻抗变换 器的等效变换，回转器 的输入阻抗为
R2 Zi R //[(Z AB R)] ZL
回转器的典型应用
➢ 用模拟电感可以组成一个RLC并联谐振电路，如 图所示，并联电路的幅频特性为
U ( )
1
1 R2
(C
1 )2
L
➢ 当电源角频率为 0 1/ LC 电路发生并联谐振
测量等效并联谐振电路的特性
➢ 实验电路如图所示。图中未注电阻为R=1KΩ。接在2-2’ 端的0.01μF的电容经回转器等效成为10mH的电感，于 是，实验电路等效成为1KΩ电阻、1μF电容、10mH电感 的并联谐振电路。将函数信号发生器设置为峰峰值0.5V 的正弦波，通过改变频率测量谐振特性。
实验42 回转器
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
1. 学习并掌握回转器的电路组成、基本工作 原理和基本特性
2. 掌握回转器参数的测试方法 3. 了解回转器的典型应用
二、原理
1. 理想回转方法 3. 回转器电路 4. 回转器的典型应用
理想回转器的电路模型
➢ 理想回转器是一个二端口网络, 电路模型如图所示。
➢ 回转器可以将一个端口上的电 压 “回转”为另一个端口上的 电流,用Y参数矩阵方程描述 式中g称为回转电导,具有电 导量纲
➢ 回转器也可以将一个端口上的 电流“回转”为另一个端口上 的电压,用Z参数矩阵方程描述 式中r称为回转电阻,具有电 阻的量纲;回转电导g和回转 电阻r统称回转常数
g2)
➢ 回转器可以用两个电流控制电压源构成，如图所示。同样由于 实际电路参数不可能完全对称，可以将Z参数矩阵方程改写为
14.5回转器和负阻抗变换器.
14.5回转器与负阻抗变换器一・回转器其矩阵形式为:W,'0 -r~•h0 8w, r0■ ■?2.或-g 0 _«2_ 注意的方向!g -8 0有z=yj=一刃2=叫屮2Z•称为回转电卩2 =-gMig称为回转电导0 -rr 0特性:h =別2（2）回转器可以把一个端口的电流（或电压）回转成另一个 端口的电压（或电流）。
电感。
：从端口丄看，叭畀］关系为一等效电感关系，L= r^C. 若 z-=5«kn,C=lpF 则等效电感L=250«H I（3）回转器不消耗功率（能量），也不储能。
是线性无源元件。
（4）回转器是非互易元件。
因此利用回转器可以把电容回转成 ii 一负阻抗变换器(1)电压反向型负阻抗变换器和电流反向型负阻抗变换器M, =—kU2'-kO'■ uJ2电压反向型7i =一匚•0 1 _°2T参数矩阵(3)电流反向型叮1()■M J一k_-^2_卩参数矩阵(2)阻抗变换器关系(以INIC 为例)丄O — + O —5=5A* m —Z/O-+INIC2-----O + «2 —OINIC(1) INIC 变换器(Z)6=^2-i,=ki,Z=—ZiZ ⑶代入⑴得e=-Z』2⑷除以⑵得5 二-Z 丿2 A “2即入端阻抗Z, =--z,k'丨亠INIC ■ 2+a -----------当时，Zj=—Z|^ Zf与Zi.差一负号。
实现了负阻抗的变换！2(3)(4)电路举例:人O ----- 1 --- + a + t>cU, b輕 2u -uR2RJi = R2I2IO — +O+ 0cR A ---- o +工sU\=57,ri 01■■ "1/ = 0R.1L 1」&■2」2电流反向型 负阻抗变换器则 即占为一负电阻。
当输出端口接阻抗z 时6=—Z ，2++* I O ------------+ a U,b Q代入后得若Z=R,。
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
回转器
2016/11/26
4
于是该复合二端口用Ｔ参数表示的端口方程为：
U 1 ( s) sCr I ( s) g 1
注意到 I3 ( s) 0
r U 3 ( s) 0 I 3 ( s )
所以可得端口1的输入阻抗为：
U 1 ( s) Cr C Z in ( s) s s 2 I 1 ( s) g g
所以从输入端口看，相当于一等效电感，其电感值 为 ：
C/g
2016/11/26
2
5
三、回转器的性质 在任意瞬间回转器所吸收的功率总和为：
u1i1 u2 i2 ri1i2 ri1i2 0
（1）回转器既不吸收功率也不发出功率，因此是 一无源元件。 又因回转器的Ｙ参数和Ｚ参数中
Y12 Y21 , Z12 Z 21
（2）回转器是一非互易元件。
2016/11/26 6
回转器将一个端口的电压（电流）“回转”
成另一个端口的电流（电压）的能力。利用回 转器的这一能力，可将与回转器的一个端口相 连接的电容（电感）“回转”成另一个端口的 等效电感（电容）。
2016/11/26 3
例如，在回转器的２－２′端口处接入一个电 容，于是可将该电路看作一复合二端口，其Ｔ参数
矩阵为：
回转器
i1 gu2 i2 gu1
2016/11/26
(13 6)
1
上述方程是以Ｙ参数表示的回转器的端口方程，
写成矩阵形式即为：
i1 0 i g 2 g u1 0 u 2 (13 7)
同样亦可得回转器的以Ｚ参数和Ｔ参数表示的端 口方程：
回转器与负阻抗变换器的设计
回转器与负阻抗变换器的设计回转器和负阻抗变换器的设计是电路设计的任务之一，它们的重要性不可低估。
它们被用来对电压和电流进行变换，从而改变一个系统的电气特性。
这篇文章将回转器和负阻抗变换器的设计进行简单介绍，以便于理解这两种变换器的原理及其应用。
回转器是一种特殊的能量转换器，它可以把直流能量转换成交流能量。
它一般由两个电感组成，连接在一起，中间接收到一个外部交流电源，当电流通过第一个电感的最大的时候，会产生磁场从正一方到负一方，从而把电能转换到另一个电极上。
由于回转器的简单、紧凑和可靠的性能，它被用在电动机驱动系统、放大器电源、电抗器控制系统等等。
负阻抗变换器是一种电力变换器，用来在电力系统中改变电压水平和可以输出快速反应电流。
它通常由一个电容器和一个控制回路组成，电容器可以存储和释放电荷，而控制回路则可以控制电容器的行为。
它的特点是反应迅速，可以快速改变电压，有助于调节电力系统的电压水平和负面反馈控制。
它主要应用于甲烷气体压缩机、燃料电池电源等系统。
回转器和负阻抗变换器的设计需要考虑到不少因素，例如电感、电源、控制、电容等，根据不同系统的不同要求，需要经过精心设计来确保它们的工业性能。
此外，如果需要更高效的能量传输和反应，还需要考虑它们的其他变换器，如带反馈的驱动器、高压变换器等。
综上所述，回转器和负阻抗变换器是电路设计的重要组成部分，它们可以用来调整系统的输入和输出，改善系统效率、可靠性和生态友好性。
使用合理的回转器和负阻抗变换器设计，可以在很短的时间内完成能源变换，同时保持系统的安全和稳定性，从而提高电力系统的整体性能。
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数字示波器
1台
数字万用表
1只
可调电容箱
1只
可调电阻箱
1只
直流毫安表
1只
交流毫伏表
1只
有源电路实验板 1块
直流稳压电源
用表
可调电容箱
可调电阻箱
直流毫安表
交流毫伏表
有源电路实验板
实验步骤
1. 测量回转器的回转电导
Ro ro
uro
实验标准报告
一、实验目的 1．学习和了解回转器的特性。
2．研究如何用运算放大器构成回转器，学习回转器 的测试方法。
2. 回转器可以由晶体管或运算放大器等有源器件
构成。图5.16.2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：
i1
1 R
u2
i2
1 R
u1
根据回转器定义式，可得 g＝1/R。
＋ ＋
R0
－
R0
R0
i5
i6
R
i3
i1 u1
A
i
Rin
R i7
Rin
B
－
R0
3. 绘制不同频率下，电路中采样电阻两端的幅频特 性。
实验现象
1. 在模拟电感器实验中，回转器的负载接电容时， 其端口的电压相位超前于端口电流相位，说明回 转器将电容转换成了电感。
2. 电阻、电容和模拟电感器串联当输入信号频率等 于谐振频率时电路发生了谐振，此时电阻上的电 压最大。
实验结果分析
1. 如果直接将通道1测量 us，通道2测量uro，会产 生什么后果？为什么？ 答：会造成功率函数发生器输出端短路。因为 示波器两通道的“地”是同一个“地”。
率进行比较。
表5.16.3 RLC串联诣振
C2 / µF
1
0.5
C1 / µF
0.1
理论值
谐振频率/Hz
测量值
486
630．6
0.1 1．526
实验报告要求
1. 根据实验数据，计算回转器的回转电导、输入阻 抗，并与理论值相比较。
2. 用示波器观察并记录模拟电感器的u－i波形，解 释相位超前滞后关系。根据实验数据，计算输入 电阻，并与理论值相比较。
负载变换为感性负载。
4. 如图5.16.4（a）所示，用模拟电感器可以组成 一个RLC并联谐振电路，图5.16.4（b）是其等效电 路。
图5.16.4（a） RLC并联谐振电路图 图5.16.4（b） RLC并联谐振电路等效电路图
R
R
U1
C1
C2 U1
C1
L
图5.16.4（a）
图5.16.4（b）
口元件，其符号如图5.16.1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：
i2i1
gu2 gu1
或
uu12ii12
上式中，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。
i1
u1
g
i2
u2
图5.16.1 回转器示意图
表5.16.1 测量回转器的回转电导
U1 / V
U2 / V
Ur0 / V
等效电阻 理论值
/Ω
测量值
回转电导 理论值
/S
测量值
2. 模拟电感器的测量 按图5.16.5所示电路接线，将负载RL换成电容箱，
电容调到 1µF。为了观察不同频率 f 时，输入电压与 输入电流的相位超前滞后关系以及uro的波形。测量数 据填入表5.16.2
实验目的 实验原理 实验仪器 实验步骤 实验报告要求 实验现象 实验结果分析 实验相关知识 实验标准报告
回转器
实验目的
1. 学习和了解回转器的特性。 2. 研究如何用运算放大器构成回转器，学习回转
器的测试方法。 3. 学习用回转器和电容，来替代电感的方法。
实验原理
1. 回转器是理想回转器的简称。它是一种新型的双
3. 用模拟电感器作RLC并联谐振实验
ro uR uS
R0
－
C1 R
R0 R0 R
＋ ＋
－
R0
R
C2
图5.16.6 RLC并联谐振电路图
⑴ 实验电路如图2.16.6所示，R0为51Ω、R为1kΩ、 r0为2kΩ，C1、C2为电容箱。给定正弦信号发生器输 出电压（有效值）不变，用万用表测量R两端的电压 uR，记录下谐振频率。 C1为0.1µF，改变电容箱C2的 值，重复实验，最后将所记录谐振频率与理论谐振频
i1
uS
u1
R in
R
+ + -
Ro Ro R
Ro
R
u2 RL
图5.16.5 测量回转电导电路图
1. 按图2.16.5所示电路接线，回转器输入端u1接正弦 信号US，电阻R0为51Ω，电阻R为1kΩ，负载电阻RL取 2kΩ，采样电阻r0取2kΩ。固定正弦信号源频率在3kHz 左右，在0～3V范围内，从低到高逐渐增加正弦信号u1 幅值，每增加约0.5V取一个点，记录下此时的u1、u2和 ur0的读数。根据ur0可得出输入电流i1，由u1、u2和i1可 得出回转电导g和输入电阻Rin，并与理论计算值进行比 较。
此并联谐振电路的幅频特性为：
U ()
I
I
G2 (C 1 )2 G 1 Q2 ( 0 )2
L
0
其中，G 1
R
；0
1 LC
，称为谐振角频率；
品质因数为： Q 0C 1 1 C G G0L G L
实验仪器
直流稳压电源
1台
功率函数发生器 1台
2. 可以只用一个通道直接测量uro吗？ 答：不可以，因为用一个通道测量，只能得到ro 的某一端对“地”的电压。
实验相关知识
预习要求 相关知识点 注意事项
预习要求
1. 预习运算放大器的基本工作原理，以及构成回转 达器的基本方法。
2. 预习回转性的特性及用回转器构成模拟电感器的 原理。
3. 预习RLC串联谐振的基本概念。
i4 i2
R
u2 RL
图2.16.2 回转器电路图
3. 在输入为正弦电压，负载阻抗是一个电容C时，
输入阻抗为：
Zin
1 g2ZL
g2
1 1
jC
g2
j L
jC
因此，在回转器输出端接入一个电容元件，从输入
端看入时可等效为一电感元件，等效电感L＝C/g2。
所以，回转器也是一个阻抗变换器，它可以使容性
相关知识点
二端口器件 回转器 串联谐振
注意事项
1. 回转器电路的电源极性及工作电压不能接错，以 免损坏运算放大器。
2. 更换实验内容时，必须首先关断实验板的电源， 不能在带电情况下更改接线。
3. 交流电源的输出不能太大，否则，运算放大器饱 和，正弦电压波形出现畸变，影响实验测量准确 性。
4. 注意信号源和示波器公共接地点的选取。