回转器实验目的实验原理 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 实验标准报告实验目的• 学习和了解回转器的特性。
• 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。
•学习用回转器和电容，来替代电感的方法。
实验原理• 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： 或上式中，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。
• 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1221i gui gu =⎧⎨=-⎩1221u i u iαα=-⎧⎨=⎩来实现的回转器电路。
其端口特性：根据回转器定义式，可得 g ＝1/R 。
图2.16.2 回转器电路图• 在输入为正弦电压，负载阻抗是一个电容C 时，输入阻抗为：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 /g 2。
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。
122111i u R i u R ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩Lin 222111Lj C Z j Lg Z ggj Cωωω====• 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图5.16.4（a ）图5.16.4（b ）此并联谐振电路的幅频特性为：2C U LU ()U ω==其中， ； ，称为谐振角频率；品质因数为：实验仪器直流稳压电源 1台 功率函数发生器 1台 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 功率函数发生器数字示波器 数字万用表 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•测量回转器的回转电导1G R=0ω=001CQ GG Lωω===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u 1接正弦 信号U S ，电阻R 0为51Ω，电阻R 为1k Ω，负载电阻R L 取 2k Ω，采样电阻r 0取2k Ω。
固定正弦信号源频率在3k H z 左右，在0～3V 范围内，从低到高逐渐增加正弦信号u 1 幅值，每增加约0.5V 取一个点，记录下此时的u 1、u 2和 u r 0的读数。
根据u r 0可得出输入电流i 1，由u 1、u 2和i 1可 得出回转电导g 和输入电阻R i n ，并与理论计算值进行比 较。
表5.16.1 测量回转器的回转电导LR2. 模拟电感器的测量按图5.16.5所示电路接线，将负载R L 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u ro 的波形。
测量数 据填入表5.16.2•用模拟电感器作RLC 并联谐振实验C 2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u R，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率进行比较。
表5.16.3 RLC串联诣振实验报告要求•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。
•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。
•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•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。
•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•如果直接将通道1测量u s，通道2测量u ro，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¡±。
•可以只用一个通道直接测量u ro吗？答：不可以，因为用一个通道测量，只能得到r o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•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。
•预习回转性的特性及用回转器构成模拟电感器的原理。
•预习RLC串联谐振的基本概念。
相关知识点二端口器件回转器串联谐振注意事项•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。
•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。
•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。
•注意信号源和示波器公共接地点的选取。
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。
3．学习用回转器和电容，来替代电感的方法。
二、实验内容1．测量回转器的回转电导。
2．模拟电感的测量。
3．用模拟电感器测RLC并联谐振频率。
三、实验仪器双路稳压电源1台函数发生器1台交流毫伏表1只数字示波器1台有源电路实验板1块四、实验用详细电路图1．测量回转电导。
R L2．用模拟电感器测RLC 并联谐振频率。
五、实验原理及计算公式回转器是理想回转器的简称。
它是一种新型的 双口元件。
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：或上式中，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。
回转器可以由晶体管或运算放大器等有源器件构 成。
图1所示电路是一种用两个负阻抗变换器来实现C 21221i gu i gu =⎧⎨=-⎩1221u i u i αα=-⎧⎨=⎩的回转器电路。
其端口特性根据回转器定义式，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：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 /g 2 。
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。
图3（a ） RLC 并联谐振电路图122111i u R i u R⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩222111in Lj C Z j Lg Z ggj Cωωω====u C 2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：其中， ；，称为谐振角频率；，称为品质因数。
六、实验数据记录1．测量回转器的回转电导按图1电路接线，回转器输入端u 1接正弦信号U s ， 电阻R 0为51Ω，电阻R 为1k Ω，负载电阻R L 取2k Ω， 采样电阻r 0取2k Ω。
正弦信号源的频率固定在3kHz 左 右，在0～3V 范围内，从低到高逐渐增大正弦电压u 1 ，每增加约0.5V 取一个点，记录下此时的u 1、u 2和u r0 的读数。
根据u r0可得出输入电流i 1，由u 1、u 2和i 1可得 出回转电导g 和输入电阻R in ，并与理论计算值进行比较。
表5.15.1 测量回转器的回转电导u 1L()U ω==1G R=0ω=001C Q GG Lωω===2.模拟电感器的测量按图2所示电路接线，将负载R L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i1的相位超前滞后关系，同时保证示波器两路输入共地，不能直接测量u ro的波形。
把u s和u1分别输入通道1和通道2，利用示波器的数学计算功能，按下Math按钮，选择CH1-CH2功能，示波器上显示出M波形，此波形即为u s和u1的差值，即u ro的波形。
；3.用模拟电感器作RLC并联谐振实验图5.15.6 RLC并联谐振电路图实验电路如图5.15.6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，从低到高改变电源频率（在谐振频率附近，频率变化量要小一些），用交流毫伏表测量R两端的电压u R，记录下电压u R值最小时的电源频率，即为谐振频率，改变电容箱C2的值，重复实验，将所记录谐振频率与理论谐振频率进行比较。
表5.16.2 RLC并联谐C2七、实验数据计算、分析1．测量回转器的回转电导等效电阻（理论值）：等效电阻（实验值）：（计算结果见表5.16.1）回转电导（理论值）：回转电导（实验值）：（计算结果见表5.16.1）2.模拟电感器测量。
从示波器上可以看到u 1相位超前于i 1相位，说明 回转器容性负载回转成感性负载。
3. 用模拟电感器作RLC 并联谐振实验谐振频率（理论值）计算公式：22in L1000500 /2000RR R ===Ω11in r01o /u u R u i r ==Ω110.001 /S1000g R ===12i g u =计算结果参见表5.15.2。
谐振频率（测量值）：测量时保持输入正弦信 号幅值不变，改变输入信号频率，测量取样电阻电 压，当电阻电压上的电压最小时，输入信号的频率 即为并联谐振频率。
测量结果参见表5.16.2。
0z f ==。