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汐烊林

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一粒金砂（中级）
楼主
发表于2023-5-5 23:06 只看该作者
 

负阻抗变换器的问题求助！！！ [复制链接]

 
本帖最后由 汐烊林 于 2023-5-5 23:06 编辑

实验中要用到LC电路，具体就是在初始时刻给电容器充好电，这样就能在LC电路里得到正弦振荡波，但是实际中电感经常会有一定的内阻R_L，导致正弦波会很快的衰减。我们想用负阻抗变换器补偿掉R_L，让正弦波能够在较长时间（大概几秒）都能观测到，具体电路如下：

 图中令R1=R2,利用虚短和虚断可以得到R_ref和R_L的电流大小相等，方向相反，（第二个运放处也令R3=R4，主要是为了令电流方向与电容处同向。）

然后在multisim14里模拟，也得到了应有的结果：

 但是我实际打出来的板子却根本没有模拟的波形，同样的参数设置下，电容器的波形为锯齿波的样式，想问问大家有没有什么建议！感激不尽！！

（如果问题能解决，可以商量价格）

 

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现代鲁班
上面运放组成负阻器，下面运放的意图是什么？  详情 回复 发表于 2023-11-17 11:55
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maychang

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超级版主
沙发
发表于2023-5-6 09:53 只看该作者
 

【具体就是在初始时刻给电容器充好电，这样就能在LC电路里得到正弦振荡波，但是实际中电感经常会有一定的内阻R_L，导致正弦波会很快的衰减。】

你的电路中有一个信号发生器，怎么会【很快的衰减】？无论信号发生器输出什么波形，也不会【很快的衰减】。

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汐烊林
您好，不好意思，这里是我表述不当。我们在实际实验的时候电路如下图，就是利用单刀双掷开关搭建的电容器先充电，然后接入后面电路得到正弦波形。 [attachimg]694750[/attachimg] 因为实际实验里面补偿电阻  详情 回复 发表于 2023-5-6 10:53
 
 
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maychang

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超级版主
板凳
发表于2023-5-6 09:55 只看该作者
 

【很快的衰减】只可能发生于单脉冲激励LC回路的情况。而你上面的手绘图和下面的仿真图中都有信号发生器即信号源，不是单脉冲。

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gmchen

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五彩晶圆（高级）
4楼
发表于2023-5-6 10:14 只看该作者
 

第一个问题，激励是不是单脉冲？如果是单脉冲激励，是会产生衰减振荡的。

第二个问题，为什么要用两个运放？一个运放就可以产生负阻了，负阻值就是那个5欧电阻的阻值，两个运放似乎没有必要。那个解释（“第二个运放处也令R3=R4，主要是为了令电流方向与电容处同向”）看不懂。

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汐烊林
您好！ 第一个问题，是单脉冲，我草图画的方波激励只是为了测试的方便，实际使用是单脉冲激励的，就是用单刀双掷开关连接出一个充放电电路，如下图：   [attachimg]694758[/attachimg]   &n  详情 回复 发表于 2023-5-6 11:05
 
 
 
 
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gmchen

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五彩晶圆（高级）
5楼
发表于2023-5-6 10:22 只看该作者
 

如果是单脉冲激励，要延长衰减振荡时间，负阻值必须小于LC回路中的损耗电阻，否则可能会自激。

另外，现在你电路中，反馈电阻是1000，RG=5，运放的放大倍数高达200。只要LC的端电压稍高一点，运放的输出立即饱和，此时所谓的负阻就不成立！建议减小反馈电阻（此时还要考虑运放的输出电流是否允许），或者限制LC的输出幅度。

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汐烊林
好的好的，我两种方法都会尝试。感谢您的建议！  详情 回复 发表于 2023-5-6 11:07
 
 
 
 
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gmchen

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五彩晶圆（高级）
6楼
发表于2023-5-6 10:46 只看该作者
 
本帖最后由 gmchen 于 2023-5-6 10:50 编辑

还有一个方法是令两个反馈电阻不等。以楼主图中第一个运放为例，同相端看进去的负阻值是-R3*R1/R4，将R1加大而R3减小，则负阻值不变但是运放的增益下降。例如将R1与R3的阻值互换，则运放的增益仅为2，但是负阻值不变，仍然是-5

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汐烊林
您好，您的这个方法我确实没有想到，马上去试一下，感谢！！  详情 回复 发表于 2023-5-6 11:06
 
 
 
 
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汐烊林

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一粒金砂（中级）
7楼
 楼主| 发表于2023-5-6 10:53 只看该作者
 
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maychang
用一个机械开关作为激励，LC回路可以产生衰减振荡。具体作法，gmchen在4、5/6楼讲得很清楚。  详情 回复 发表于 2023-5-6 11:02
 
 
 
 
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maychang

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超级版主
8楼
发表于2023-5-6 11:02 只看该作者
 
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汐烊林
嗯嗯，我会按照gmchen老师的建议尝试一下，也感谢您的不吝赐教！  详情 回复 发表于 2023-5-6 11:09
 
 
 
 
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汐烊林

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一粒金砂（中级）
9楼
 楼主| 发表于2023-5-6 11:05 只看该作者
 
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gmchen
这个电路是有问题的。负阻电路的结构是运放同相端看进去直到地的阻抗为负阻，其值为 -(正反馈电阻×运放反相端对地电阻÷负反馈电阻)。 现在这样接法，问题有二： 1，那个电阻R2不仅不起作用，反而  详情 回复 发表于 2023-5-6 12:29
 
 
 
 
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汐烊林

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一粒金砂（中级）
10楼
 楼主| 发表于2023-5-6 11:06 只看该作者
 
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一粒金砂（中级）
11楼
 楼主| 发表于2023-5-6 11:07 只看该作者
 
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一粒金砂（中级）
12楼
 楼主| 发表于2023-5-6 11:09 只看该作者
 
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maychang
其实，只要引入一定量的正反馈，就可以抵消LC回路中的损耗(包括示波器接在电容两端产生的损耗)，使得衰减振荡持续的时间长一些。正反馈量不能过大，大了就会产生持续的自激振荡，必须使环路增益非常接近于1而小于1，  详情 回复 发表于 2023-5-6 12:04
 
 
 
 
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maychang

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超级版主
13楼
发表于2023-5-6 12:04 只看该作者
 
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汐烊林
您好，非常抱歉忽视了您的建议，导致没有及时回复您。因为我其实是物理专业的，只是一些物理理论可以用LC电路方便的验证才接触到这些东西的，属于模电新手。您说的我还是第一次知道。您可以具体讲一讲这个补偿的思路  详情 回复 发表于 2023-5-13 14:57
 
 
 
 
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gmchen

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五彩晶圆（高级）
14楼
发表于2023-5-6 12:29 只看该作者
 
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汐烊林
1、因为模拟的时候电感L1是无内阻理想电感模型，所以我加了一个R2，也就是R2和L1一起组成一个实际电感模型。 2、这样的话，好像问题确实复杂了一些。感谢您的建议，我看一下我的物理模型能不能把第二个运放省去。  详情 回复 发表于 2023-5-6 13:55
 
 
 
 
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gmchen

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五彩晶圆（高级）
15楼
发表于2023-5-6 12:32 只看该作者
 
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汐烊林

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一粒金砂（中级）
16楼
 楼主| 发表于2023-5-6 13:55 只看该作者
 
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汐烊林

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一粒金砂（中级）
17楼
 楼主| 发表于2023-5-13 14:54 只看该作者
 
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gmchen
这个电路还是错的！ 前面已经讲过，这个所谓的“负阻”电路一定是对地的，不能那样悬空着用。你用两个电路串联更加错误。 前面9楼所说的加第二个电路是为了“让电路末端（灰色圈圈处）的电流方  详情 回复 发表于 2023-5-13 22:06
 
 
 
 
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汐烊林

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一粒金砂（中级）
18楼
 楼主| 发表于2023-5-13 14:57 只看该作者
 
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maychang
我曾在本论坛发过一篇正弦振荡电路杂谈(三)，里面多少涉及这个问题，聊供参考  详情 回复 发表于 2023-5-13 16:23
maychang
物理方面，力学中只讲阻尼振荡，一般不会讲加入反馈使衰减变慢。这是因为，反馈是靠线性放大实现的，而机械上线性放大非常困难，几乎不可能。【放大】是真空管出现之后的事情，也就是说，是电子技术。机械上实现等幅  详情 回复 发表于 2023-5-13 16:15
maychang
相关资料很多，不过都是模拟电路教材。例如《电子技术基础.模拟部分》(康华光.第5版)，434页开始。  详情 回复 发表于 2023-5-13 15:43
maychang
前面13楼曾说【单独一个三极管无法实现负阻】，那是因为单独一个三极管通常接成共发射极电路，而共发射极电路输出与输入反相。反相当然没办法形成正反馈（用变压器耦合则可以，实际上是利用变压器反相）。两个三极管  详情 回复 发表于 2023-5-13 15:40
maychang
现在很少有人搞收音机了（前两天倒是有一位网友问直放收音机）。收音机中有一种叫【再生】电路，就是将LC回路中耦合到的广播电台信号放大，且同时将一部分放大后的信号反馈到LC回路。这个反馈量必须仔细调整，务使环  详情 回复 发表于 2023-5-13 15:34
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maychang

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超级版主
19楼
发表于2023-5-13 15:17 只看该作者
 
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汐烊林
噢~我想起来了，模电确实讲过这个内容，我去复习一下，感谢！！  详情 回复 发表于 2023-5-13 15:25
 
 
 
 
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汐烊林

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一粒金砂（中级）
20楼
 楼主| 发表于2023-5-13 15:25 只看该作者
 
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