1)实验目的
(1)熟悉回转器的交流特性及其应用。
(2)掌握回转器的测试方法。
2)实验原理
回转器是线性元件,理想回转器的电流、电压关系用下列方程来表示(图2.39):
u1=-ri2
u2=ri1
式中:r——回转电阻(或回转常数)。
图2.39 回转器实验电路图
从其特性方程可知它能进行阻抗逆变,把电容元件线性地转换成电感元件,且可得到极大的电感量和很高的电感纯度,因此它广泛应用在交流信号系统中作各种滤波器电感以及各种振荡回路中的电感。理论上回转器使用的频率范围不受限制,实际上受组成回转器的元器件特性所限,目前只能用于低频场合。
本实验利用回转电感与电容元件组成谐振电路进行并联谐振实验测试。
回转器2-2′端接一只0.2 μF电容,经回转器转换后在1-1′端来看相当于一只电感元件,其电感量L=CR02=0.2×10-6×106=0.2 H,式中R0(1 kΩ)为回转电阻。若在1-1′端口再并联一只电容元件C2=1 μF,这样就组成了并联LC谐振回路。如果外加一个可变频率的交流电流信号源,那么当信号源频率变化时其输入电流就会随频率变化,在电源频率等于谐振回路固有频率时,就产生并联谐振,输入电流达最小值,回路端电压达最大值。由于实际交流信号源都是电压信号源,输出阻抗较小,因此在实验中信号源与谐振回路之间串联一只大电阻近似作为电流信号源。输入电流由测量该电阻两端电压求得。示波器用来观察谐振回路的振荡波形。
3)实验内容(www.daowen.com)
(1)按图2.39接线,函数信号发生器输出正弦波电压调至5 V。
(2)调节信号源频率使电压表指示值最大,电路达到谐振状态,信号源输出信号的频率即为谐振电路的固有频率f0。
(3)以f0为中心,向f>f0及f<f0两边改变信号源频率,依次各取4~6个测量点,从电压表上读出对应的电压值,每改变一次信号源频率后必须调整它的输出电压保持5 V不变,信号源的频率范围从100~500 Hz之间改变即可。数据填入表2.30。
表2.30 并联谐振电路参数测量表
4)实验报告
(1)在坐标纸上按比例绘出回转电感与电容元件并联谐振曲线。
(2)分析谐振频率误差。
5)注意事项
(1)回转器采用集成电路组合而成,使用电压与电流有一定范围,任何情况下都不要使外加电压及输入电流超过±5 V及±5 mA(有效值)。
(2)测试谐振曲线时必须注意示波器显示的波形是否为正弦波,当波形畸变时测试的任何数据都不准确。一般情况如信号输出端波形正常时只有在外加电压或输入电流超过±5 V或±5 mA(有效值)时才会使波形畸变。
6)思考题
(1)理想回转器由有源器件(运算放大器)构成,为什么称回转器为无源元件?
(2)电路模拟的电感是一端接地的电感,你能设计一个电路实现浮地电感吗?
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