文档介绍：负阻抗变换器
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
1.
学****和了解负阻抗变换器的特性和应用。
2.
研究如何用运算放大器构成负阻抗变换器。
3.
了解有源器件在线性范围内工作的条件。
实验原理
1.
负转换器是一种双口器件，共有两种类型：电
流反向负转换器（
INC
）和电压反向负转换器（
VNC
）
。
VNC
+
+
-
-
INC
+
-
+
-
i
1
i
2
i
1
i
2
U
2
U
1
U
1
U
2
1
2
1
2
i
i
u
u
?
?
?
?
?
电流反向负转换器，如图

（
a
）所示，其电压－
电流关系为：
图

（
a
）电流反向负转换器
图

（
b
）电压反向负转换器
上式表明，流入与流出电流反向负转换器的电流
方向相反，输入电压与输出电压极性相同。即电流
反向负转换器能转换电流的方向并保持电压的极性
不变。
同理，电压反向负转换器，如图

（
b
）所
示，其电压－电流关系为：
1
2
1
2
i
i
u
u
?
?
?
?
?
?
由上式可知，电压反向负转换器的特点是，转换输
入电压的极性，而保持电流的方向不变。
2.
负阻抗变换器是用一个运算放大器构成的电流
反向型负阻抗变换器，电路图如图

虚线部分所
示。
Z
in
0
R
0
R
＋
－
Z
1
p
u
n
u
1
u
2
u
1
i
2
i
3
i
4
i
0
U
图

负阻抗变换器
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
。
0
1
3
0
2
4
0
u
u
i
R
u
i
R
?
?
?
?
p
n
u
u
?
1
2
u
u
?
1
3
i
i
?
2
4
i
i
?
1
2
i
i
?
.
.
2
2
1
U
I
Z
?
?
.
.
1
2
1
.
.
1
2
in
U
U
Z
Z
I
I
?
?
?
?
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

所示。
图

负电阻的
u
－
i
特性
3.
如果在图

所示具有负阻抗变换器的电路中
，若负载
Z
1
为
R
与
C
串联连接的容性负载，并在输入
端并联电阻
R
，则该电路的输入阻抗可等值为
R
与
L
串联的感性负载，即：
令
所以，等值电感为：
2
eq
L
R
C
?
2
2
1
in
1
1
(
)
(
)
1
1
(
)
(
)
R
R
R
R
R
Z
j
C
j
C
Z
R
j
R
C
R
Z
R
R
j
C
j
C
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
eq
in
Z
R
j
L
?
?
?
同理，若负载为电阻
R
与电感
L
串联连接，并在
输入端并联电阻
R
，则该电路的输入阻抗
Z
in
可等值
为电阻
R
与电容
C
串联的阻抗，等值电容
。
4.
研究
RLC
串联电路的方波响应，由于实际电感元
件本身存在直流电阻，因此，响应类型只能观察到
有阻尼的情况。图

是利用具有负电阻的方波电
源作为激励，由于电源的负电阻可以和电感器的电
阻相抵消，因此，响应类型还可以出现无阻尼等幅
振荡和负