实验六-50-75T型阻抗转换器设计1
实验六触发器逻辑功能测试及转换（1）
实验六 触发器逻辑功能测试及转换一、实验目的1．掌握SR 锁存器，JK 、D 触发器的逻辑功能。
2．掌握集成触发器逻辑功能及使用方法。
3．熟悉触发器之间相互转换的方法。
二、实验原理触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。
它是一个具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。
1．SR 锁存器图6-1是由两个与非门交叉耦合构成的SR 锁存器，它不需要触发信号触发，是由低电平信号直接控制完成的。
SR 锁存器具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。
通常称D S ′为置位端或置1输入端，因为D S ′=0（D R ′=1）时触发器被置“1”；D R ′为复位端或置0输入端，因为D R ′=0（D S ′=1）时触发器被置“0”；当D S ′=D R ′=1时状态保持；D S ′=D R ′=0时，触发器状态不定，应避免此种情况发生，表6-1为SR 锁存器的功能表。
SR 锁存器也可以用两个“或非门”组成，此时为高电平触发有效。
2．JK 触发器在输入信号为双端的情况下，JK 触发器是功能完善、使用灵活和通用性较强的一种触发器。
本实验采用74LS76双JK 触发器，它是下降沿触发的边沿触发器。
引脚排列如图6-2所示。
JK 触发器的状态方程为：Q K Q J Q ′+′=* J 和K 是数据输入端，是触发器状态更新的依据，若J 、K 有两个或两个以上输入端时，组成“与”的关系。
Q 与Q ′ 为两个互补输出端。
通常把Q =0、Q ′=1的状态定为触发器“0”状态；而把Q =1，Q ′=0定为“1”状态。
下降沿触发JK 触发器的功能如表6-2。
JK 触发器常被用作缓冲存储器，移位寄存器和计数器。
表6-1图6-1 SR 锁存器电路结构S DR Q ′Q①D S ′、D R ′的0状态同时消失后状态不定表6－2图6－2 74LS76双JK 触发器引脚排列注：×— 任意态，↓—指CLK 由1到0，Q — 现态，*Q — 次态3．D 触发器在输入信号为单端的情况下，D 触发器用起来最为方便，其状态方程为*Q =D ，其输出状态的更新发生在CLK 脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器，触发器的状态只取决于时钟到来前D 端的状态。
实验5-阻抗变换器
实验五:7.3阻抗变换器设计
一、设计要求
己设计一个同轴线阶梯阻抗变换器，使特性阻抗分别为Z01=50Ω、Z02=100Ω的两段轴线匹配连接。
要求:变换器N=2，工作频率：f0=5GHz。
已知同轴线的介质为：RT/Duriod5880（εr=2.16），外导体直径D0=7 mm。
按以下设计方法实现:
方法1:最平坦通带特性变换器(二项式)。
方法2:等波纹特性变换器(切比雪夫式)，允许的最大波纹为0.05。
确定阻抗变换器的结构尺寸，完成电路图。
仿真分析S11与频率的关系特性，调节电路使其达到指标要求。
比较不同阻抗变换器的性能特点。
二、实验仪器
硬件：PC
软件：AWR软件
三、设计步骤
1、初始值计算。
2、仿真分析。
3、手动调节。
四、数据记录及分析
1、初始值计算。
（1）阻抗计算
参数阻值/Ω电长度/deg L/um D i/um Z0150 30 3399.72 2654.88 Z159.4603 90 10199.01 1629.57 Z284.0896 90 10199.01 890.947 Z02100 30 3399.72 603.22
2、仿真分析。
3、手动调节。
优化后的Schematic2：。
阻抗变换器
实验六 滤波器一、实验要求设计一节4节切比雪夫匹配变换器，以匹配40Ω的传输线到60Ω的负载，在整个通带上最大允许的驻波比值为1.2，求出其带宽，并画出输入反射系数与频率的关系曲线。
二、实验目的(1) 掌握切比雪夫电路的原理及其基本设计方法。
(2) 利用Microwave Office 或Ansoft Designer 软件进行相关电路设计和仿真。
三、预习内容（1）切比雪夫的相关原理。
（2）切比雪夫匹配变换器的设计方法。
四、理论分析切比雪夫变换器是以通带内的波纹为代价得到最佳带宽的。
若能容忍这种通带特性的话，对于给定节数，切比雪夫变换器的带宽将明显其他变换器的带宽。
切比雪夫变换器是通过使Γ与切比雪夫多项式相等的方法设计的，因为切比雪夫多项式具有这类变换器所需的最佳特性。
1、切比雪夫多项式第n 阶切比雪夫多项式是用()x T n 表示的n 次多项式。
前4阶切比雪夫多项式是188341224433221+-=-=-==x x T x x T x T x T从而得到切比雪夫的递推公式：()()()x T x xT x T n n n 112-+-=现在令θcos =x ，得切比雪夫表达式可表示为：θθn T n cos )(cos =或者更一般的表达式()()()⎪⎩⎪⎨⎧>⋅≤⋅=--11cos cos 11x x ch n ch x xn x T n因为θncos 可展开为θ)2cos(m n -形式的多项和，从而切比雪夫又可改写为：上面的结果用于高到4节的匹配变换器的设计。
2、切比雪夫变换器的设计 我们现在通过使)(θΓ正比于()θθcos sec m N T 来综合切比雪夫的等波纹通带，此处N 是变换节数。
()()(){}()θθθθθθθθcos sec 2cos 2cos cos 210m N jN n jN T Ae n N N N e --=+-Γ++-Γ+Γ=ΓL L我们可令θ=0求出常数A ，于是有所以，我们有现在，若通带内最大允许的反射系数的幅值为m Γ，则有A m =Γ。
50及75ohm阻抗匹配的由来
对于给定的 bBiblioteka 可求得当 ( b ⁄ a ) =
e 时，上式有最大值，此时
Z 0 = 60 ln ( b ⁄ a ) = 30 Ω
• 另一方面，同轴电缆的衰减常数 α 可以近似表示为
r α ≈ -------2 Z0
假定损耗完全由趋肤效应所引起，那么
1 - 1 1 r = ------------- + -- ,δ = 2 π δσ a b 2 ----------ωµσ
b a
若使用空气介质 , Z 0 = 60 ln ( b ⁄ a ) , 所传输的最大功率为
2 ⋅ b2 2 Ed [ aE d ln ( b ⁄ a ) ] 2 Vp ln ( b ⁄ a ) - ⋅ ------------------- = ------------------------------------ = --------------P = -------2 2 ⋅ 60 ( b ⁄ a ) 2 Z0 2 ⋅ 60 ln ( b ⁄ a )
α 可以改写为
1 (1 + b ⁄ a) - ⋅ ----------------------α ≈ k ⋅ -b ln ( b ⁄ a )
其中 k 为一个常数。对于给定的 b，当 ( b ⁄ a ) ≈ 3.59 时 α 存在最小值，此时 Z0=77Ω • 综合以上两点， 50 或 75Ω 的阻抗值是同轴电缆功率传输能力和信号衰减 的折衷取值
50/75Ω匹配的由来
• 这是由同轴电缆的大功率传输能力和衰减特性导出的 • 同轴电缆能够传输的最大信号强度受其介质击穿电压 / 电场 的限制，对于空气，这一电场为 Ed=3×106 V/m，相应电压
µr b 为 V p = aE d ln ( b ⁄ a ) ; 同轴电缆的特征阻抗为 Z 0 = 60 ---- ln --, εr a
替换电阻的实验报告
替换电阻的实验报告实验目的本实验的目的是研究在电路中替换电阻的原理和方法，通过实验掌握替换电阻的计算方法和应用。
实验器材1. 直流电源2. 草图纸3. 电流表、电压表4. 不同阻值的电阻器5. 连线电缆实验原理替换电阻是指在一个电路中，将两个或多个电阻替换为一个等效的电阻，使得电路特性保持不变。
根据串联电路和并联电路的电阻计算公式，替换电阻可以分别计算出串联电路和并联电路的等效电阻。
串联电路的等效电阻可通过将多个电阻相加得出：R = R_1 + R_2 + \cdots + R_n并联电路的等效电阻可通过倒数后相加再取倒数得出：\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots + \frac{1}{R_n}实验步骤1. 使用草图纸将串联电路和并联电路绘制出来。
2. 将实验器材按照电路图连接好，注意正确接线。
3. 打开直流电源，调节电压值为合适的范围。
4. 使用电压表和电流表分别测量并记录电路中的电压值和电流值。
5. 分别计算出串联电路和并联电路的等效电阻。
6. 替换电阻：在串联电路中，将多个电阻替换为串联电路的等效电阻；在并联电路中，将多个电阻替换为并联电路的等效电阻。
7. 测量并记录替换后电阻的电压值和电流值。
8. 分别计算替换后电阻的阻值。
9. 分析实验结果，验证替换电阻的原理和方法。
实验结果在实验过程中，我们选取了三个电阻器建立了并联电路和串联电路，测得相关数据如下：- 串联电路：电阻1的阻值为10Ω，电阻2的阻值为20Ω，电阻3的阻值为30Ω。
测得电路中的电压值为12V，电流值为0.5A。
- 并联电路：电阻1的阻值为10Ω，电阻2的阻值为20Ω，电阻3的阻值为30Ω。
测得电路中的电压值为12V，电流值为1A。
根据上述数据，可以计算出串联电路和并联电路的等效电阻如下：- 串联电路：等效电阻为60Ω（10Ω+ 20Ω+ 30Ω）。
- 并联电路：等效电阻为5.45Ω（1 / (1/10Ω+ 1/20Ω+ 1/30Ω)）。
将50-ohm的S参数转换成75-ohm的S参数
将50-ohm的S参数转换成75-ohm的S参数有线电视集成电路通常设计为75的输入输出阻抗接口，而大多数RF测试设备的阻抗为50。
在大多数情况下，为了进行测试，用一个小损耗衰减网络将输入和输出阻抗从75转换到50，或者从50转到75。
这种方法尽管很方便，但是在测量S参数的时候应该避免使用小损耗衰减焊盘。
进行这种测量的一种简单的方法是，将电缆器件的输入输出阻抗看作50，进行测量，然后用本篇应用笔记中提供的等式和Excel电子表格将以50为基准测得的S参数转换为以75为基准的S参数。
概述有线电视集成电路一般设计为具有75输入输出阻抗的接口，而大多数RF测试设备使用50的阻抗。
大多数情况下，用一个低损耗衰减焊盘将输入输出阻抗从75转换到50或者进行相反的转换。
这种方法尽管很方便，但是在测量S 参数的时候应该避免使用低损耗衰减焊盘。
本篇应用笔记给出了一种进行S参数测量的简单方法，把电缆设备的输入输出阻抗看作50，进行测量，然后进行数学变换。
我们提供了等式和方便的Excel电子表格把基于50的S参数转换成75的S参数。
S参数转换成阻抗把以50为基准的S参数转换成以75为基准S参数由等式1开始。
S参数和输入阻抗都是复数(R + jX)，其中R 表示实部，X表示虚部。
Z O通常是实数阻抗。
为了简便，本文只研究输入回波损耗(S11)。
对EQN 1进行一下整理得到输入阻抗(Z IN)的表达式EQN 2。
用R + jX代替S11用分母的复共扼数乘以EQN 3的分子和分母，将实部和虚部分开。
EQN 6是输入阻抗的实部。
EQN 7是输入阻抗的虚部。
阻抗转换成S参数得到复输入阻抗后，再次使用EQN1将阻抗转换成以75为参考的S参数。
EQN 8是和EQN 1相同的表达式，只是用R + jX代换了Z IN。
用分母的复共扼分别乘以EQN 8的分子和分母，将实部和虚部分开。
EQN 11是输入回波损耗(S11)的实部。
EQN 12是输入回波损耗(S11)的虚部。
75kW移相全桥ZVS DC-DC变换器的设计共3篇
75kW移相全桥ZVS DC-DC变换器的设计共3篇75kW移相全桥ZVS DC/DC变换器的设计175kW移相全桥ZVS DC/DC变换器的设计随着电能的需求不断增加，直流（DC）与交流（AC）能量的转换变得越来越重要。
近年来，随着电力电子技术的发展和高性能的半导体器件的不断进步，DC/DC变换器在工业和消费电子领域的应用越来越广泛。
75kW移相全桥ZVS DC/DC变换器是一种高性能变换器，能够实现高效率、高功率转换。
移相全桥ZVS DC/DC变换器的结构包括移相控制器、输人电感、输出电容、全桥开关和ZVS电路等。
其中，移相控制器的作用是控制全桥开关的相位移动，从而实现零电压开关（ZVS）控制，减少开关过程中的损耗和电磁干扰。
输人电感和输出电容则是负责滤波，保证输出电压的稳定性。
全桥开关通过不同配合的通断实现正负输出电流控制。
ZVS电路通过滤波和电容，实现电路的诸多物理参数计算协调，并通过工艺合理设计，降低待机功耗和回路波动影响。
在设计75kW移相全桥ZVS DC/DC变换器时，需要考虑诸多因素。
首先，应该确定输入电压和输出电压的范围，设计输人电感和输出电容的尺寸。
其次，需要确定最大输出功率、输出电源电流和开关频率，保证全桥开关的可靠性和ZVS电路的稳定性。
还需考虑系统的可扩展性和环境因素，以充分考虑变换器在工业应用和肆意使用中的优越性。
在开发过程中，需要充分利用仿真和实验测试，调整参数和设计方案，为最优的变换器性能和稳定性进行优化和调整。
因此，设计和发布75kW移相全桥ZVS DC/DC变换器需要对额定值、特殊应用等项指标有充分的认识、调试和经验，并充分考虑到指示等级、节约能源等重要性，超出标准数值要求的评定指数，以实现最优化控制。
总之，75kW移相全桥ZVS DC/DC变换器是一种高效、高功率、高稳定性的电能转换装置，能够在工业和消费电子领域得到广泛应用。
设计和发布此类设备需要充分考虑应用环境、指标要求和设计方案，充分利用仿真和实验测试，以实现最优化控制、最低化能量损耗和实时可调参数，为应用和发展带来更多的便利和效益综上所述，75kW移相全桥ZVS DC/DC变换器是一种具有巨大潜力和广泛应用前景的电能转换装置。
T型电阻衰减电路
T型电阻衰减电路一．性能指标:《1》设计一个T型电阻衰减电路要求衰减倍数-40db在0-50MHZ频率范围内衰减倍数基本不变《2》设计一个T型网络衰减电路要求衰减倍数-60db频率要求在低频范围内（低于200khz）二．方案论证：在无线系统测试中常常需要对从一个设备到另一个设备的信号进行衰减。
例如，射频发射机测试中，涉及的功率等级常常从几瓦到几百瓦甚至上千瓦，这么大功率的信号必须得经过衰减以后才可以连接到大部分的测试设备中，否则会对测试设备有损害。
一种叫做衰减器的简单电路常常能用来减少信号幅度，而且衰减器不但可以把信号电压衰减到一定值还可以对阻抗值进行变换。
实现此功能的电路常常被称作π型或T型衰减网络大部分测试设备常常具有特定的输入阻抗。
比如，许多的无线通信测试设备的特性阻抗为50 Ω而视频设备的特性阻抗为75Ω，而T型电阻衰减网络可以根据实际要求随意设置输入阻抗，可以实现阻抗匹配问题；而且T型网络采用电阻并联后分压的方式，也可以避免使用大电阻分压对衰减网络的性能产生影响；另外，T型电阻衰减网络设计简单，易于计算，所以在电阻分压时经常被使用。
方案一高频T型电阻衰减网络题目要求设置衰减增益为-40dB,输入输出阻抗为与外部仪器阻抗匹配，因为要测试比较高的频率（0-- 50MHZ），用普通的示波器和信号发生器与电路的连接线会对测试结果产生很大影响（如普通的信号源连接线会等效为几十pf的电容，与电路中的电阻构成一个频率较高的低通滤波，会在频率高时对电路产生衰减作用），因此要用到射频头和射频线。
因为射频线的特性阻抗是50Ω，所以射频线特两端的电阻阻值必须为50Ω，所以限制了T型网络的输入输出阻抗，从而限制了衰减倍数。
所以说要实现更高频率的衰减，就不能实现更大的衰减。
方案二低频T型电阻衰减网络首先该方案是实现更高的衰减倍数，因为该方法电阻的取值不受限制，可以任意设置衰减倍数。
然而电路中就不能用射频线，因此在高频信号时，由于普通信号线存在有等效电容，会在高频信号时对信号衰减，所以说此方案只使用于低频信号。
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实验六50-75ΩT型阻抗转换器设计
姓名：***
专业：通信工程
学号：**********
一、实验内容
设计制作一个50-75ΩT型阻抗转换器。
要求用Matlab软件进行设计计算，Ansoft软件进行仿真和参数调整并生成PCB线路板，制作线路板并进行调试和测试。
二、技术指标
中心频率：400MHz；
带宽：40MHz；
S参数：S11≤-6dB，S21=0±2dB；
三、实验设备
Ansoft软件；
四、实验原理
阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，有三种：负载阻抗匹配，源阻抗匹配，共轭阻抗匹配，本实验主要设计的是负载阻抗匹配即输入阻抗R S=负载阻抗R L，常用的同轴线阻抗变换器有直线渐变式和阶梯式两种，最简单的阻抗变换器是四分之一波长阻抗变换器，其长度L=λg/4，特性阻抗阻抗变换器公式（Z1和Z2分别为入端和出端阻抗）。
为了扩展阻抗变换器的带宽，常采用多级阶梯阻抗变换器或渐变式阻抗变换器，阶梯阻抗变换器按其频率特性可分为二项式（最大平滑式）或切比雪夫式（等波纹式）阶梯阻抗变换器；渐变式阻抗变换器按其特性阻抗渐变形式可分为直线式、指数式和抛物线式等。
它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系，当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输．反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。
对于二端口网络，输入电压U1(s)、输入电流I1(s)与输出电压U2(s)、输出电流I2(s)的关系，可根据电路传输方程写为
参数A、B、C、D由网络的结构、元件性质和数值决定。
若一网络的构成使得这四个参数中B＝C＝0，但A、D不为0，那么这个网络的输入阻抗Zi(s)将为
式中f(s)=A/D，称为变换因子，是复频率变量s的函数。
式子反映输入阻抗Zi(s)与负载阻抗ZL(s)有一定比例的变换关系。
阻抗变换器的主要参数：
1.插入损耗(Insertion Loss)：6.5dB±0.5dB；
2.频率范围(Frequency)：DC-4GHz；
3.驻波比(VSWR)：≤1.3；
4.接头型号(Connector Type)：50Ω端为NK型，75Ω端为NJ型；
5.额定功率(Rated Power)：1W；
五、实验步骤
1.学习Ansoft软件使用方法；
2.了解实验要求掌握的内容并弄清楚实验原理；
3.在Ansoft软件环境下设计实验原理图及原理仿真图（电路图中一端50Ω接头，另一端75Ω接头）；
4.由原理图设计实际电路和实际电路仿真图；
5.将设计好的电路在Ansoft软件环境下生成PCB线路板；
6.将PCB按要求封装并生成3D效果图；
六、实验结果
1.原理图
2.原理仿真图
3.实际电路
4.实际电路仿真
5.PCB图
6.PCB封装图
7.3D效果图
七、实验小结
1.学会了使用Ansoft软件，并能在其软件环境下设计电路；
2.复习了阻抗变换器的相关知识，加深了之前所学内容；
3.整个实验过程中由于初次使用该软件，很多地方容易忽略细节，比如：
元器件的选择，参数的配置，使得仿真结果不正确，但最终经过改正，得到了理想的仿真结果；。