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电路仿真实验报告

本科实验报告实验名称:电路仿真实验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=-1.6V I1=6.8A.当电压源短路即设为0V,电流源作用时,U2=-4V I2=2A当电压源作用,电流源断路即设为0A时,U3=2.4V I3=4.8A所以有U1=U2+U3=-4+2.4=-1.6V I1=I2+I3=2+4.8=6.8A 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=2.5mH,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/LC=100010,f0=w0/2 =503.29Hz 谐振时节点out*电压理论值由分压公式得u=2000/(2000+10)*5=4.9751V.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501.1872Hz,谐振时节点电压为4.9748V. 相频特性与理论一致。

由信号源的f=500Hz,可得其周期为0.002s,为分析5个周期,所以设瞬态分析结束时间为0.01s.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 0.00785400 31.25892541 2 0.00988761 91.58489319 2 0.01244780 71.99526231 5 0.0156709222.51188643 2 0.01972864 63.16227766 0.02483714 23.98107170 6 0.03126860 35.01187233 6 0.03936582 56.30957344 5 0.04956060 47.94328234 7 0.06239702 910 0.07856103 812.5892541 2 0.09891811 715.8489319 2 0.12456172 219.9526231 5 0.15687616 825.11886430.197619652 531.6227766 0.24903651 239.8107170 6 0.31401397 450.1187233 6 0.39631068 463.0957344 5 0.50090722 879.4328234 7 0.63457509 3100 0.80685405125.892541 2 1.03181926 5158.489319 2 1.33140022 4199.52623151.74164406 251.18864322.32321984 316.2277663.165744766398.107170 6 4.27443488 4501.18723364.97484754630.957344 5 4.31497011 2794.328234 7 3.20234655 71000 2.34872368 41258.92541 2 1.75934288 81584.89319 2 1.34411418 91995.26231 5 1.04124975 92511.88643 2 0.81401518 23162.27766 0.64010034 43981.07170 6 0.50521518 15011.87233 6 0.39969233 36309.57344 5 0.31668001 57943.28234 7 0.25114417 910000 0.1992888112589.2541 2 0.15819950 915848.9319 2 0.12561162 919952.6231 5 0.09975145 725118.8643 2 0.07922266 831622.7766 0.06292242 239810.7170 6 0.04997785 950118.7233 6 0.03969722 263095.7344 5 0.03153182 179432.8234 7 0.02504621 3100000 0.01989471 3125892.541 2 0.01580283 1158489.319 2 0.01255258 4199526.231 5 0.00997084 7251188.643 2 0.00792011 2316227.766 0.00629116 2398107.170 6 0.00499724 5501187.2330.003969456 1630957.344 5 0.00315304 6794328.234 7 0.00250455 31000000 0.00198943 71258925.41 2 0.00158026 61584893.1920.00125525 1995262.3150.000997082511886.43 2 0.00079200 93162277.66 0.00062911 53981071.70 6 0.00049972 45011872.33 6 0.00039694 56309573.44 5 0.00031530 47943282.34 7 0.00025045 510000000 0.00019894 412589254.1 2 0.00015802 715848931.9 2 0.00012552 519952623.159.9708E-05 25118864.327.92009E-05 31622776.6 6.29115E-05 39810717.064.99724E-05 50118723.363.96945E-05 63095734.453.15304E-0579432823.42.50455E-057100000000 1.98944E-05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Function Generator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。

1.999-9.995=-51.992-9.960=-5210-=-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1000 500 100 10周期 6.2414ms 4.4245ms 2.0059ms 665.0827us谐振频率159.15Hz 225.07Hz 503.29Hz 1591.55Hz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Figure 1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Figure 1连接运行,并记录电压表和电流表的值;2)如Figure 2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;Figure 2电路等效电阻测量3)如Figure 3连接,将电阻RL从电路中移除,并使用电压表测量开路电压;Figure 3电路开路电压值测量4)如Figure 4连接,验证戴维南定理;Figure 4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Figure 1和Figure 4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//330+91=220*330/(220+330)+91=132+91=223开路电压理论值:220/(220+330)*10=4V将单口网络换为电压源与等效电阻支路后,Figure 1和Figure 4中电压表和电流表的值的相同,且等效电阻和开路电压的仿真结果与理论值一致,验证了戴维南等效定理。

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