电路实验教程1.11负阻.doc

1.11 实验十一 负阻特性的研究1.11.1 实验目的（1）测定负电阻的伏安特性；(2)了解负阻抗元件在电路中的应用，扩展电路理论新技术的研究1.11.2. 实验原理(1) 用运算放大器组成负阻抗元件用运算放大器组成负阻抗元件的线路有多种，图 1.11-1 所示线路为比较简单的一种虚框内为负阻抗变换器，与其串联一个阻抗 ZL 后，则构成一个负阻抗元件，整个电路的入端阻抗 Zab=-KZL,系数 如 ZL=R，则入端阻抗为一个负电阻，既 Rab=-KR具体工作原43RK理请自行分析之2) 负阻元件的伏安特性当负阻元件的端电压与其中电流的方向如图 1.11-2(a)所示时，根据欧姆定律有u= -Ri其伏安特性曲线如图 1.11-2(b) 所示3） 负阻元件应用的研究(a). 应用负阻元件组成含负内阻的实际电压源将负电阻元件与电压源串联后(见图 1.11-3(a)，则组成一个实际电压源，其伏安特性如图 1.11-3(b)所示b). 负阻抗元件的阻抗逆变作用负阻抗元件与其它无源元件电阻、电容或电感连接时，等值阻抗的求法和含普通阻抗元件的求法相同，这里不再赘述负阻变换器的阻抗逆变原理也可由图 1.11-1ui-R+-(a)iu0(b)图 1.11-2 负阻元件伏安特性uiUS+-(a)iu0(b)图 1.11-3 含负内阻的实际电压源-R1+-USRR1C1图 1.11-4 负阻抗与正电阻并联负阻抗变换器ZinZL+-2314R2R3R1R4UIA1001003001KLF353H+8图 11.1 负阻抗变换器原理图us+-中分析得出。

如负载为一电容，即 ZL=1/（j C）时，入端阻抗= -ZL= -1/（jC）=j L其中 L=1/（ 2C） 在图 1.11-.4 中，负阻抗变换器与容性负载串联，然后与一个正电阻 R 并联，不难看出其入端阻抗为 LjCjRjRCjcZin  221)1(即入端阻抗为感性，等值电感 L=CR2另外，引入阻抗元件后，在研究二阶动态电路时，不仅能观察到过阻尼、临界和欠阻尼三种状态，还可观察到无阻尼的等幅振荡和总电阻小于零的发散振荡状态1.11.3.实验内容（1） 观测负阻元件的伏安特性(a).实验线路可参考图 1.11-5，将开关断开，取负载 RL=300，改变输入电压，测出负电阻的伏安特性，由此测出负电阻的阻抗b).将开关 K 闭合，将 R1 取两个不同的值，分别测出等值电阻 Rab，并与理论计算结果比较c). 用示波器的 X 轴和 Y 轴输入，观测负阻元件的伏安特性（实验线路自行设计） 2）含负阻元件的暂态电路的分析自行设计一电路，将一负电阻与正电阻 R、L 和 C 串联接于矩形波电源上，分别观测二阶电路的几种工作状态，并画出相应的 uC 波形。

1.11.4.注意事项(1) 在做实验内容(1)时，应将电源由小到大变化；在实验内容 3.2 中，注意电源的幅值不要超过要求值2) 在实验内容（2）中，观测临界状态时，要仔细改变 R1 的值，以保证测量的准确度负阻抗变换器组件1.11.5. 思考题结合实验(1)的内容，讨论负电阻与正电阻串联、并联时，等效电阻的计算方法RiSuCL CR1+-图 1.11-6 含负阻的暂态电路ZinUSR1 RL图 1.11-5 测量负电阻的实验电路AKaVbI-+负阻抗变换器1.11.6 实验报告要求(1) 分析实验内容(1) 、(2) 中观测到的曲线；(2) 将实验内容(1) 中所测数据与理论计算相比较，找出误差原因；(3) 画出实验内容(2) 中等幅和发散振荡状态时 uc 波形，并标明各参数值；(4)回答思考题1.11.7. 实验设备双踪示波器 1 台数字合成信号发生器 1 台电路原理实验箱 1 个负阻抗变换器组件 1 个。