实验2简单正弦电路研究报告EDA.docx
- 文档编号:2462332
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:369.84KB
实验2简单正弦电路研究报告EDA.docx
《实验2简单正弦电路研究报告EDA.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验2简单正弦电路研究报告EDA.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
实验2简单正弦电路研究报告EDA
实验二简单正弦电路研究
一、实验目的
1.研究单一元件的阻抗频率特性;
2.研究RC、RL串联电路中电压、电流的基本关系;
3.熟悉Multisim仿真软件的使用方法。
二、预习要求
1.阅读附录中有关Multisim仿真软件的使用说明;
2.阅读各项实验容,理解有关原理,明确实验目的;
3.设图2-1所示电路中,试计算及电路的阻抗角的数值,并画出相量图。
三、原理与说明
元件的阻抗频率特性是指元件阻抗随频率变化的规律。
在正弦电路中,感抗与频率成正比,容抗与频率成反比。
为了减少接线和调节次数,本实验依次将L、C、R3个元件串联起来,保持电阻R两端的电压不变,调节函数发生器输出正弦信号频率,同时完成电感电压、电容电压的测量及感抗、容抗的计算。
图2-1实验测量电路
四、实验仪器设备
1.计算机;1台
2.仿真软件;1套
五、实验任务
1.测定XL、Xc~f关系曲线
测量电路如图2-1所示,其中R=1kΩ,L=100mH,C=20nF。
按表2.1要求调节信号源的频率,始终保持UR=1V(改变频率时应保持UR不变,即I不变),测出相应的UL、Uc,计算得出XL、Xc值。
表2-1XL、Xc~f关系曲线测定
测量结果
f(kHz)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
UL(V)
UC(V)
UR(V)
1V
计算结果
XL(kΩ)
XC(kΩ)
注意:
每改变1次频率,首先测出UR=1V后,再分别测UL和UC的值。
2.RC串联电路研究
(1)按图2-2接线,其中R=1kΩ,C=0.5F,示波器Y1显示u的波形,Y2显示uR的波形。
图2-2RC串联电路
(2)调节函数发生器输出的正弦信号频率和幅度,使f=600Hz,U=2V,分别测量和记录(用示波器测量),并与预习容比较。
改变函数发生器输出频率,定性观察的相位差及波形幅度的变化情况。
3.RL串联电路研究
将图2-2中的电容C换成100mH的电感,调节函数发生器,使f=10KHz,U=2V,重复实验2的过程。
六、实验步骤
1.设置Multisim10的界面
在绘制电路图和仿真之前,有必要对软件的基本界面进行设置,可方便调用元件、绘制电路。
下面给出常用的参数设置方法。
●设置GlobalPreferences项参数
在菜单栏中选择Options/GlobalPreferences项,将弹出如图2-3所示对话框。
图2-3
默认的电路保存路径是:
C:
\DocumentsandSettings\Administrator\MyDocuments\NationalInstruments\CircuitDesignSuite10.0\,如需更改,可自己设置路径。
在Preferences/parts(见图2-4)中,设置元件的放置方式为连续放置(Continuousplacement)模式;元件符号标准(Symbolstandard)有美国标准(ANSI)和欧洲标准(DIN)两种。
我国的元件符号与DIN模式相同,故将其设置为DIN。
图2-4
●设置电子图纸属性(sheetProperties)
在主菜单栏中选择Option/sheetProperties,将出现如图2-5所示电子平台参数对话框。
图2-5
在circuit页(见图2-5),可设置电子图纸显示的元件信息,一般默认的可显示Label、RefDes、Values、InitialConditions,也可根据实际需要选择需要显示的信息;
默认的显示所有的节点名称;
还可以根据个人喜好选择电子图纸的背景颜色;
在Workspace页,可设置是否显示栅格、图纸边框、边界,以方便绘图;设置电子图纸的大小;
在Wirong页,可设置线的宽度及总线布线形式;
在Font页,可设置设置字体及字体大小;
设置完成后保存。
2.创建仿真电路
第一个实验任务是测量RLC串联电路中XL、Xc~f关系曲线。
按照图2-6所示电路测试。
图2-6
(1)调入电感、电容和电阻元件
电感、电容和电阻位于基本元件库中。
调用方法为:
点击用户界面中元件库的基本原件库(Basic)按钮,将出现如图2-7所示的SelectaComponent对话框。
在family栏下显示窗口中选择电感(INDUCTOR),则在元件栏中可看到不同的电感值值,选中任意的值,滚动鼠标右键,选择18mH,然后双击鼠标左键或者选择OK,这时鼠标符号就变成了电感的符号,随鼠标移动。
将鼠标移至合适位置,然后点左键,电感元件就调入到了电子图纸上。
图图2-7
同样的操作方法,在family栏下显示窗口中选择电阻(RESISITOR),可调入电阻和电容元件。
不需要调入元件时按下最右侧的Close按钮,就退出添加元件(SelectaComponent)界面。
如需修改元件的参数,可直接元件。
如修改电阻的参数,双击电阻图标,或者先选中电阻符号,然后单击鼠标右键,在出现如图2-8所示的菜单中选择properties,将出现如图2-9所示的对话框。
在对话框的Value页中可修改电阻的参数值及其精度。
图2-8
图2-8
图2-9
另外注意,电路中必须要有地,才能使用测试仪器。
在Source元件库中选择power_Source类型,然后在右边的元件栏中选择GROUND就可调入接地符号,如图2-10所示。
图2-10
(2)调整元件的位置
调入所需的元件后,合理调整元件的位置。
如需移动元件位置,可将鼠标放在元件符号上,按下左键直接拖动;如需旋转元件,可先用鼠标选中元件符号,然后按下鼠标右键,将出现如图所示的菜单,选择旋转的方式:
顺时针旋转90°、逆时针旋转90°,沿水平线翻转和沿垂线翻转。
图2-10
(3)调入信号源和万用表
本实验所需的正弦信号由函数发生器提供。
在测试仪器仪表栏中选择函数发生器(FunctionGenerator)图标,则鼠标符号变为函数发生器的图标,移动鼠标至合适位置,单击鼠标左键,就调入了函数发生器。
也可选择安捷伦函数发生器(AgilentFunctionGenerator),它的界面更接近于实际的仪器。
本实验使用安捷伦函数发生器更加方便一些。
用同样的方法再调入万用表(Multimeter)。
(4)连线
用鼠标选择连线的起点,这时鼠标符号变为一个带十字的原点,移动鼠标,自动会产生一根连线,鼠标移至连线的终点,一条线就连接好了。
若想删除连线,用鼠标选中待移除的连线,按“Delete”键;或者选中待移除的连线后,单击鼠标右键,从出现的菜单里选择“Delete”项。
如若看不清楚仪器的接线端子,可双击仪器图标,将出现仪器的面板,面板的端子标识的很清楚。
安捷伦函数发生器的下面一个端子是输出端子。
函数发生器的地就是系统的地,不需要再接了。
按照图2-6所示电路连线。
(5)仿真
1.双击三个万用表,分别在三个万用表的面板上按下电压按钮、交流按钮,即测量的是交流电压信号;
2.双击函数发生器的图标,出现安捷伦函数发生器的面板,按下面板上电源开关→按下正弦波按钮→按下频率按钮,调节右上方的旋钮,使得频率为2kHz→按下幅度按钮,调节右上方的旋钮,直至UR为1V;
3.记录UL、UC值;
4.按照表2-1调节频率及输出幅度,使得UR为1V,记录相应的UL、UC值。
图2-11
●第二个实验任务是测量RC串联电路研究。
按照如下电路建立电路。
图2-12
注意:
这里要用双通道的示波器观测两个信号,为了在示波器上区分两个信号来,可以将不同通道的连线设置为不同的颜色。
这里将连线分别设置为红色和蓝色,则在示波器上显示的波形也分别是红色和蓝色的。
设置连线颜色的方法:
用鼠标左键单击选中连线,然后但鼠标右键,在出现的菜单里选择segmentcolor,然后可选择颜色。
图2-13
按下函数发生器的电源开关和仿真开关,设置函数发生器波形为正弦信号,频率为600Hz,调节输出幅度,值得输出电压u的有效值为2V,分别测量UC、UR值,并通过示波器来测量输出电压u和电路电流i之间的相位差φui,并将结果填入表2-2中。
图2-14
为了观测波形更加清晰,可调节X轴和Y轴的比例尺,使得波形尽可能显示出来。
φui=Δt/(T/2)*180°。
●第三个实验任务是RL串联电路研究。
按照图2-15建立电路。
图2-15
仿真时需要设置正弦信号的频率为10kHz,值得函数发生器输出电压u的有效值仍为2V,分别测量UL、UR及φui,并将结果填入表2-3中。
七、实验报告要求
1.利用实验数据,画出曲线,说明各自特点;
2.用实验数据证明RC和RL串联电路的电压三角形关系;
3.用实验数据验证实验任务一中电容C是否为20nF,电感是否为18mH;
4.对RC串联电路,试分析及UC波形幅度随频率变化的原因。
- 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:
- 实验 简单 正弦 电路 研究 报告 EDA