有源器件综合实验

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1、专业：电气工程及其自动化姓名：xxx学号：311xxxxxxx实验报告日期：2013年4月22日星期一地点：紫金港东三406课程名称：电网络实验指导老师：xxx成绩：实验名称：有源器件综合实验实验类型：探索研究型同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得.有源器件综合实验一、实验目的和要求（必填）1.设计、制作负阻抗变换器2.讨论并实现负阻的应用－增幅振荡、自激振荡3.基于回转器实现有源电感4.混沌发生器的原理分析与仿真5.实现混沌发生器6.了解组合电路的设计

2、原理装二、实验内容和原理（必填）订1.负电阻负阻抗变换器(NIC)是一种二端口器件，如下图所示：线通常，把端口1—1’处的U1和I1称为输入电压和输入电流，而把端口2—2’处的U2和-I2称为输出电压和输出电流。U1、I1和U2、I2的指定参考方向如上图所示。根据输入电压和电流与输出电压和电流的相互关系，负阻抗变换器可分为电流反向型(INIC)和电压反向型(VNIC)两种，对于INIC，有U1=U2I1=（-K1)*（-I2）式中K1为正的实常数，称为电流增益。由上式可见，输出电压与输入电压相同，但实际输出电流-I2不仅大小与输入电流I1不同(为I1的1/K1倍)而且方向也相反。换言之，当

3、输入电流的实际方向与它的参考方向一致时，输出电流的实际方向与它的参考方向相反(即和I2的参考方向相同)。对于VNIC，有U1=-K2*U2I1=-I2式中K2是正的实常数，称为电压增益。由上式可见，输出电流-I2与输入电流I1相同，但输出电压U2不仅大小与输入电压U1不同(为U1的1/K2倍)而且方向也相反。若在NIC的输出端口2—2’接上负载ZL，则有U2=-I2ZL。对于INIC，从输入端口1—1’看入的阻抗为：P．2实验名称：姓名：xxx学号：311xxxxxxx对于VNIC，从输入端口1—1`看入的阻抗为：若倒过来，把负载ZL接在输入端口1—1’，则有U1=-I1ZL，从输出端口

4、2—2’看入，对于INIC，有：对于VNIC，有：装综上所述，NIC是这样一种二端口器件，它把接在一个端口的阻抗变换成另一端口的负阻抗。订NIC可用受控源来实现，下图分别给出了实现INIC和VNIC的原理图：线a)INICb)VNICa)INICb)VNIC本实验采用得的是INIC电路，所用运算放大器为uA741。UA741引脚图：P．3实验名称：姓名：xxx学号：311xxxxxxxUA741引脚图直接观测负阻的伏安特性曲线：装订线直接观测负阻的伏安特性曲线的电路图及波形回转器、有源电感及其测量：回转器模型P．4实验名称：姓名：xxx学号：311xxxxxxx电路图中参数设置为：回转器

5、传输矩阵为：仿真图如下：装订线仿真电路图等效电感L=g2*C由于要实现等效为L=20mH的电感，因此电容C=0.02uFP．5实验名称：姓名：xxx学号：311xxxxxxx装订线仿真波形混沌实验:1.非线性电路：实验电路如下图所示，图中只有一个非线性元件R，它是一个有源非线性负阻器件。电感器L和电容C2组成一个损耗可以忽略的谐振回路；可变电阻RV和电容器C1串联将振荡器产生的正弦信号移相输出。本实验中所用的非线性元件R是一个三段分段线性元件。该电阻的伏安特性曲线显示加在此非线性元件上电压与通过它的电流极性是相反的。由于加在此元件上的电压增加时，通过它的电流却减小，因而将此元件称为非线性负

6、阻元件。非线性电路原理图P．6实验名称：姓名：xxx学号：311xxxxxxx非线性元件伏安特性2.有源非线性负阻元件的实现有源非线性负阻元件实现的方法有多种，这里使用的是一种较简单的电路，采用两个运算放大器(一个双运放uA741)和六个配置电阻来实现其电路，实验所要研究的是该非线性元件对整个电路的影响，而非线性负阻元件的作用是使振动周期产生分岔和混沌等一系列非线性现象。装订线有源非线性器件双运放非线性元件的伏安特性P．7实验名称：姓名：xxx学号：311xxxxxxx仿真过程:仿真电路图装订线仿真中负阻模块观察混沌现象：（1）一倍周期：P．8实验名称：姓名：xxx学号：311xxxxxx

7、x（2）两倍周期：装订线（3）四倍周期：（4）阵发混沌：P．9实验名称：姓名：xxx学号：311xxxxxxx（5）单吸引子：装订线（6）双吸引子：负阻抗等幅与增幅震荡：解释同相端与反相端的区别和联系：从复阻抗变换的推导过程可知负阻抗特性与断口处的同相端与反相端无关，但实际电路存在不稳定性，从稳定性来考虑时，运放的同相端口只允许介入低阻抗负载（短路稳定）而运放的反向端口只允许接入高阻抗负载（开路稳定）。当不接负电阻时，R