新型数字等效电感电容器的研究

论文摘要

电阻器、电感器和电容器是当今电子电路中不可缺少的重要元件。通过电位器、数字电位器可以方便地调节电阻值,而目前在电感值或电容值的可变技术方面尚未十分成熟,大多采用线路切换或机械调节方式。电感值或电容值的调节范围窄,调节的精度和稳定度也很低,调节后的电感值或电容值还需用电感或电容表测量后才能确定。而且易受温度、湿度等环境因素的影响,使用过程中有机械磨损从而降低使用寿命。当电感值或电容值增大时其体积亦随之增大,更没有可程控的数字化电感器或电容器。这就给科技人员在电子电路实验调试及新电路的设计带来了一定的困难。本论文是应用集成运算放大器及少量的电阻和电容,构成新型有源阻抗变换电路,推导出理想的纯等效电感、电容的表达式,通过对电路部分线路的控制切换,使之既能产生等效纯电感,又能产生等效纯电容,并且可以调整电感或电容的单位范围。使用模拟开关对电路中电阻网络进行切换,达到切换等效电感或等效电容单位的目的。使用数字电位器调节电路中的某电阻值,即可达到调节等效电感或等效电容值的目的。文中设计出测试电路,通过对电路进行大量的仿真、实验,改进电路频率特性并测得数据。通过所得数据对等效电感电容器进行分析并得出相应误差。通过对运放参数的分析、软件补偿、电容补偿等方法来降低理论值与实际值的偏差。这种可程控的等效电感电容器将为科技人员在设计、调试电子电路过程中带来极大的方便,同时将对电子技术的发展起到一定的推动作用。也可根据需要设计出标准接口应用在自动测试系统当中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 可变电感电容器国内外研究现状
• 1.2.2 应用前景
• 1.3 本论文的特色与内容
• 1.3.1 本论文的特色与创新之处
• 1.3.2 本课题主要研究内容
• 第2章 有源等效电感电容器的原理
• 2.1 引言
• 2.2 有源等效电感的设计及其原理
• 2.2.1 由积分电路和电压一电流变换器构成的等效电感器
• 2.2.2 一个简单的等效电感器
• 2.2.3 由三个运算放大器构成的等效电感器
• 2.2.4 由回转器构成的等效电感器
• 2.3 有源等效电容的设计及其原理
• 2.3.1 由一个运放和一个电容构成的等效电容器
• 2.3.2 由积分器构成的等效电容器
• 2.3.3 由两个运放构成的等效电容器
• 2.4 本章小结
• 第3章 阻抗变换电路的设计
• 3.1 阻抗变换电路的设计
• 3.2 等效纯电感电容器的实现
• 3.3 本章小结
• 第4章 数字等效电感电容器的设计
• 4.1 引言
• 4.2 等效电感电容器转换电路的设计
• 4.3 数字等效电感电容器的设计
• 4.3.1 数字电位器在等效电路中的应用
• 4.3.2 数字等效电感器的设计
• 4.3.3 数字等效电容器的设计
• 4.3.4 数字等效电感电容器的设计
• 4.4 辅助测试部分的设计
• 4.4.1 硬件部分设计
• 4.4.2 软件设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 测试结果以及分析
• 5.1 等效电感电容器的特性仿真结果
• 5.1.1 等效电感的特性仿真研究
• 5.1.2 等效电容的特性仿真研究
• 5.2 等效电感电容器的应用举例仿真
• 5.2.1 等效电容器的应用仿真
• 5.2.2 等效电感器的应用仿真
• 5.3 数字等效电感电容器的实验
• 5.3.1 数字等效电容器的实验
• 5.3.2 数字等效电感器的实验
• 5.4 误差分析
• 5.5 对等效电路的补偿分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附录1
• 附录2
• 附录3