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.3

Sep.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:A

Emulating analysis of circle round device and

negative impedance converter

X 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 in

theory 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 device

Ξ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 1extremity

voltage 2current ch

aracteristic

图3　用等效电感器作高通滤波器电路

Fig.3　H igh 2p ass filter system

circuit

图4　高通滤波器幅频特性

Fig.4　H igh 2p ass filter system amplitude and

frequency 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1k

Ω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

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图5　负阻抗变换器电路

Fig.5　N egative imped ance converter

circuit

图6　负阻抗变换器1端伏安特性

Fig.6　N egative imped ance conveter 1extremity

voltage 2current ch aracteristic

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78・　2003年9月 徐　伟,等:回转器与负阻抗变换器的仿真分析