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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)] 10.0078540031.258925412 0.009887619 1.584893192 0.012447807 1.995262315 0.0156709222.511886432 0.0197286463.16227766 0.024837142 3.981071706 0.031268603 5.011872336 0.039365825 6.309573445 0.049560604 7.943282347 0.062397029 100.07856103812.58925412 0.098918117 15.84893192 0.124561722 19.95262315 0.156876168 25.11886432 0.197619655 31.6227766 0.249036512 39.81071706 0.314013974 50.11872336 0.396310684 63.09573445 0.500907228 79.43282347 0.634575093 100 0.80685405 125.8925412 1.031819265 158.4893192 1.331400224 199.5262315 1.74164406 251.1886432 2.32321984 316.227766 3.165744766 398.1071706 4.274434884 501.1872336 4.97484754 630.9573445 4.314970112 794.3282347 3.202346557 1000 2.348723684 1258.925412 1.759342888 1584.893192 1.344114189 1995.262315 1.0412497592511.886432 0.814015182 3162.27766 0.640100344 3981.071706 0.505215181 5011.872336 0.399692333 6309.573445 0.316680015 7943.282347 0.251144179 10000 0.19928881 12589.25412 0.158199509 15848.93192 0.125611629 19952.62315 0.099751457 25118.86432 0.079222668 31622.7766 0.062922422 39810.71706 0.049977859 50118.72336 0.039697222 63095.73445 0.031531821 79432.82347 0.025046213 100000 0.019894713 125892.5412 0.015802831 158489.3192 0.012552584 199526.2315 0.009970847 251188.6432 0.007920112 316227.766 0.006291162 398107.1706 0.004997245501187.2336 0.003969451 630957.3445 0.003153046 794328.2347 0.002504553 1000000 0.001989437 1258925.412 0.001580266 1584893.192 0.00125525 1995262.315 0.00099708 2511886.432 0.000792009 3162277.66 0.000629115 3981071.706 0.000499724 5011872.336 0.000396945 6309573.445 0.000315304 7943282.347 0.000250455 10000000 0.000198944 12589254.12 0.000158027 15848931.92 0.000125525 19952623.15 9.9708E-05 25118864.32 7.92009E-05 31622776.6 6.29115E-05 39810717.06 4.99724E-05 50118723.36 3.96945E-05 63095734.45 3.15304E-05 79432823.47 2.50455E-05100000000 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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