回转器的设计

回转器的设计

狄萃 0804210103

摘要：在微电子器件中，电容易于集成，而电感难于集成，解决大电感的集成便成了一个问题。由于回转器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，因此可联想到回转器可以将电容“回转”成电感，因此就有了此次的研究——关于回转

器的设计。我首先是从电流反向型负阻抗变换器开始设计的，接着引用已研究出的负阻抗变

换器来设计回转器。其中采用的核心器件是我们所学过的运算放大器。通过设计出的线路，进行仿真验证线路，以及试验台上的操作。最终根据所得数据，进行处理分析，得到回转器

的回转参数，并实验将电容“回转”成电感。这在工程上是具有重大意义的。

关键词：运算放大器负阻抗变换器回转器 T参数回转参数等效电感

The Design Of Gyrator

Dicui 0804210103

Abstract: In microelectronic devices, the capacitor is easy to integrate, while the integrated inductor is difficult to address the large inductance of integration has become a problem. As the gyrator has put a port voltage (or current) "turn" into another port current (or voltage) capability, so you can think of can be gyrator capacitance "turn" into the inductor, so there will be a current of Research - on the gyrator design. I first reverse from the current type negative impedance converter start designing, and went on to quote a negative impedance converter has been developed to design the rotary device. One device used in the core of what we have learned of the op amp. Through the design of the circuit to circuit simulation, as well as test stand operations. Ultimately in the light of the data processing analysis. The rotary device to be rotation parameters, and experiment will capacitance "turn" into the inductor. This project is of great significance. Keyword: Operational Amplifier;Gyro-conductance; Gyrator; T parameter; Input impedance；Equivalent inductor

引言：该课题是对回转器的研究与设计，最终将得出回转参数，并通过将电容回

转成模拟电感来验证设计的成果。回转器是电路理论中具有实用价值的器件，在

自动控制、仪器仪表、信号变换以及传感器信号采集与处理等电路中实现大时间

常数的一种新方法。黄锦安所编的第二版《电路》教材中给出了符号，对其端口

处伏安关系进行了理论推导，为了使回转器能在教学环节中理论联系实际，我们

进行了回转器的设计，随着实验设施的更新、扩充，我们对回转器进行了仿真分析，同时根据回转器能使容性负载和感性负载互为逆变的原理，通过运算放大器

的回馈作用，使其在自动控制等方面得到了广泛的应用。

一: 实验原理

1 负阻抗变换器

++

-

T=

U

2

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。 用运算放大器运算放大器构成的电流反向型负阻抗变换器:

图（一）

运算放大器输出端电压 ，再根据理想运算放大器，同相输入端“＋”和反相输入端“－”之间的“虚短”特性，可得 ，即 ；根据“虚断”特性，可得 ， 。带入上式可得 ，根据负载Z 1上的端电压和电流的参考方向，有 ， 因此从输入端U 1看入的输入阻抗 。

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 ）。其电路伏安特性如图：

图（二）

Z 11u 0130240u u i R u i R =-=-p n u u =12u u =13i i =24i i =12i i =.

.

2

21

U I Z =-..

121..1

2

in U U Z Z I I

===-

2 回转器

图（三）

或 r：回转电阻 g:回转电导，且 r = 1/g

图（四）

当时：

即:通过回转器“回转”后，其等效电感为L=r^2·C。

用负阻抗变换器实现回转器：

图（五）

根据负阻抗变换器的特性，3－3’端口的输入阻抗的并联值，即：

4--4’端口的阻抗与R的串联值，即：

1--1’端口的阻抗与R的并联值，即：

回转电阻r=R.

二：实验仪器和设备

数字示波器1台功率函数发生器1台

直流稳压电源1台可调电阻箱 1只

可调电容箱 1只数字万用表 1只

直流毫安表1只交流毫伏表 1只

运算放大器 2只

三：实验内容及步骤

1 回转电导的测量

（1）实验线路：