电路仿真实验报告.docx
- 文档编号:23989474
- 上传时间:2023-05-23
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:295.51KB
电路仿真实验报告.docx
《电路仿真实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电路仿真实验报告.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电路仿真实验报告
本科实验报告
实验名称:
电路仿真
课程名称:
电路仿真
实验时间:
任课教师:
实验地点:
实验教师:
实验类型:
□原理验证
□综合设计
□自主创新
学生姓名:
学号/班级:
组号:
学院:
信息与电子学院
同组搭档:
专业:
成绩:
实验1叠加定理的验证
1.原理图编辑:
分别调出接地符、电阻R1、R2、R3、R4,直流电压源、直流电流源,电流表电压表(Group:
Indicators,Family:
VOLTMETER或AMMETER)注意电流表和电压表的参考方向),并按上图连接;
2.设置电路参数:
电阻R1=R2=R3=R4=1Ω,直流电压源V1为12V,直流电流源I1为10A。
3.实验步骤:
1)、点击运行按钮记录电压表电流表的值U1和I1;
2)、点击停止按钮记录,将直流电压源的电压值设置为0V,再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U2和I2;
3)、点击停止按钮记录,将直流电压源的电压值设置为12V,将直流电流源的电流值设置为0A,再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U3和I3;
4.根据叠加电路分析原理,每一元件的电流或电压可以看成是每一个独立源单独作用于电路时,在该元件上产生的电流或电压的代数和。
所以,正常情况下应有U1=U2+U3,I1=I2+I3;经实验仿真:
当电压源和电流源共同作用时,U1=I1=.
当电压源短路即设为0V,电流源作用时,U2=-4VI2=2A
当电压源作用,电流源断路即设为0A时,U3=I3=
所以有U1=U2+U3=-4+=I1=I2+I3=2+=验证了原理
实验2并联谐振电路仿真
2.原理图编辑:
分别调出接地符、电阻R1、R2,电容C1,电感L1,信号源V1,按上图连接并修改按照例如修改电路的网络标号;
3.设置电路参数:
电阻R1=10Ω,电阻R2=2KΩ,电感L1=,电容C1=40uF。
信号源V1设置为AC=5v,Voff=0,Freqence=500Hz。
4.分析参数设置:
AC分析:
频率范围1HZ—100MHZ,纵坐标为10倍频程,扫描点数为10,观察输出节点为Vout响应。
TRAN分析:
分析5个周期输出节点为Vout的时域响应。
实验结果:
要求将实验分析的数据保存(包括图形和数据),并验证结果是否正确,最后提交实验报告时需要将实验结果附在实验报告后。
根据并联谐振电路原理,谐振时节点out电压最大且谐振频率为w0=1/
=
,f0=w0/2
=谐振时节点out电压理论值由分压公式得u=2000/(2000+10)*5=.
当频率低于谐振频率时,并联电路表现为电感性,所以相位为90°
当频率等于谐振频率时,并联电路表现为电阻性,所以相位为0°
当频率高于谐振频率时,并联电路表现为电容性,所以相位为-90°
经仿真得谐振频率为,谐振时节点电压为.
相频特性与理论一致。
由信号源的f=500Hz,可得其周期为,为分析5个周期,所以设瞬态分析结束时间为.得如下仿真结果:
仿真数据:
(从excel导出)
X--铜线1:
:
[V(vout)]
Y--铜线1:
:
[V(vout)]
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
实验3含运算放大器的比例器仿真
1.原理图编辑:
分别调出电阻R1、R2,虚拟运算放大器OPAMP_3T_VIRTUA(在ANALOG库中的ANALOG_VIRTUAL中,放置时注意同相和方向引脚的方向);
调用虚拟仪器函数发生器FunctionGenerator与虚拟示波器Oscilloscope。
2.设置电路参数:
电阻R1=1KΩ,电阻R2=5KΩ。
信号源V1设置为Voltage=1v。
函数发生器分别为正弦波信号、方波信号与三角波信号。
频率均为1khz,电压值均为1。
其中方波信号和三角波信号占空比均为50%。
3.分析示波器测量结果:
实验结果:
只记录数据(并考虑B通道输入波形和信号发生器的设置什么关系)
将测量结果保存,并利用电路分析理论计算结果验证。
=-5
=-5
=-5
由电路分析原理,输出与输入反向,且放大5倍,与仿真结果一致。
电路分析过程如下图:
实验4二阶电路瞬态仿真
上图中其中C1的电容值分别取1000u,500u,100u,10u,其他参数值如图所示。
利用multisim软件使用瞬态分析求出上图中各节点的Vout节点的时域响应,并能通过数据计算出对应电容取不同参数时电路谐振频率(零输入响应)。
电容100050010010
周期
谐振频率
此仿真属于LC电路中的正弦振荡,由于没有电阻,由初始储能维持,储能在电场和磁场之间往返转移,电路中的电流和电压将不断地改变大小和极性,形成周而复始的等幅振荡。
实验5戴维南等效定理的验证
Figure1电路原理图
1.原理图编辑:
1)分别调出接地符、电阻R,直流电压源电流表电压表(注意电流表和电压表的参考方向),并按Figure1连接运行,并记录电压表和电流表的值;
2)如Figure2连接,将电压源从电路中移除,并使用虚拟一下数字万用表测试电路阻抗;
Figure2电路等效电阻测量
3)如Figure3连接,将电阻RL从电路中移除,并使用电压表测量开路电压;
Figure3电路开路电压值测量
4)如Figure4连接,验证戴维南定理;
Figure4戴维南等效电路图
2.设置电路参数:
电阻、电源参数如上述图中所示。
3.实验步骤:
如原理通编辑步骤,分别测试对应电路的电压、电流和电阻值。
4.实验结果:
比较Figure1和Figure4中电压表和电流表的值的异同,并解释原因。
原电路结果:
(figure1)
将电压源移除测得等效阻抗为223欧。
测开路电压:
戴维南等效电路:
由戴维南等效定理可知,含源单口网络无论其结构如何复杂,就其端口来说,可等效为一个电压源串联电阻支路。
电压源电压等于该网络的开路电压,串联电阻等于网络中所有独立源为零时网络的等效电阻。
等效电阻理论值:
220
仿真值为
当C=4e-006时,谐振频率的理论值为f=.仿真值为
当C=4e-005时,谐振频率的理论值为f=.仿真值为
当C=4e-004时,谐振频率的理论值为f=.仿真值为
当扫描100个点时
当扫描1000个点时
扫描点数越多,曲线越平滑,仿真值越贴近理论值。
实验3电路过渡过程的仿真分析
1.原理图编辑,设置参数:
分别调出电阻R、电感L、电容C、接地符和信号源V1,其中,信号源是Source库SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES组中调用PULSE_VOLTAGE,参数如下:
InitialValue0V,PulsedValue1V,DelayTime0s,RiseTime0s,FallTime0s,PulseWidth60μs,Period120μs。
(该电压源用于产生方波信号)
2.观察电容上的电压波形(使用瞬态分析,分析时间为5倍的方波信号周期),并判断Uout(t)的响应属于何种形式(过阻尼/欠阻尼/临界阻尼)?
3.通过计算的阻尼电阻,使用参数分析方法设置三个电阻值(分别对应过阻尼/欠阻尼/临界阻尼状态),观察出其它三种响应形式(过阻尼/欠阻尼/临界阻尼)。
在实验报告中重点分析响应波形不同的原因(根据计算得到的仿真电路的时域特性来解释)。
并介绍瞬态分析和参数扫描分析的特点。
参数扫描设置如下所示:
临界阻尼为2*
=2000。
当R>2000时,过阻尼,响应是非振荡的,当R=2000时,临界阻尼,响应是非振荡的,当R<2000时,欠阻尼,响应为按指数规律衰减的衰减振荡。
电阻较大时,损耗也大,在储能的转移过程中,电阻消耗能量较大,当磁场储能再度释放时已不能再供给电场存储,当电阻较小时,电容可能再度充电,形成不断放充电的局面,形成振荡性的响应。
瞬态分析和参数扫描分析的特点:
瞬态分析用于分析电路的时域响应,分析的结果是电路中指定变量与时间的函数关系。
瞬态分析可以同时显示电路中所有结点的电压波形。
参数扫描分析是在用户指定每个参数变化值的情况下,对电路的特性进行分析。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电路 仿真 实验 报告