基于基于MATLAB的负阻抗变换器的特性及应用的研究的负阻抗变换器的特性及应用的研究
摘要：采用实验的方法研究负阻抗变换器的特性及其应用，存在数据处理量大、特性曲线绘制困难等问题，设
计出基于MATLAB的仿真实验方案。与传统的实验方法相比，MATLAB利用群元素计算特性，把多个频率分量
及相应的电压
摘要：采用实验的方法研究
关键词：负阻抗变换器；运算放大器；模拟电感；并联谐振
负阻抗是电路理论中的一个重要基本概念，在工程实践中有广泛的应用。有些非线性元件(如隧道二极管)在某个电压或电流
范围内具有负阻特性。除此之外，一般都由一个有源双口网络来形成一个等效的线性负阻抗。
负阻抗变换器作为一种元件，在使用时一般不考虑其内部结构，主要是从应用观点研究其外部特性。
1 研究负阻抗变换器特性的实验方案
采用实验的方法研究负阻抗变换器的特性：1)测量负电阻的伏安特性。测量不同输入电压U1时的输入电流，I1，计算等效负
阻和电流增益，绘制负阻的伏安特性曲线U1=f(I1)。2)阻抗变换及相位观察，在输入端施加正弦信号源，改变信号源频率f=500
～2 000 Hz，用双踪示波器观察输入电压U1与电流之间i1的相位差，判定电路的性质。负载为电感和电容时分别测量一次。根
据以上实验内容，存在实验数据处理量大，手工绘制特性曲线困难等问题。
2 负阻抗变换器特性的实验设计
MATLAB具有强大的计算功能，在电路结构不发生改变时，可以用统一的程序，只需用输入语句来选择所带的负载性质，
更可以直观地绘制电压与电流的相位关系，电路的性质一目了然。
用一级运算放大器实现的电流反向型负阻抗变换器电路如图1所示，假设运算放大器是理想的，根据运放理论可知
，则有
即输入阻抗等于负载阻抗的负倍数。K叫做负阻抗变换器的放大倍数。当Z1=Z2=1 kΩ时，K=1，Zi=-ZL，这时负阻抗变换
器的输入阻抗等于输出端所接负载阻抗的负值。
建模：分析负阻抗变换器的特性时，输入信号频率f=500～2 000Hz，即w或f是一个数组，因此MATLAB程序中的所有与w
有关的量都应采用元素运算的运算符。图1中，设负载ZL，分别为电阻时R1=2000Ω，为电感时L=0.1H，为电容时C=0.1μF，
信号源电压u=3V，内阻R=1000Ω。
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