電路輔助設計

1、目錄仿真實驗一 直流激勵下RL一階電路的響應仿真實驗二 二階電路響應的三種動態(tài)響應及其特點仿真實驗三 交流二端口網(wǎng)絡仿真設計仿真實驗四 三相電路兩表法測功率仿真實驗五 非正弦電路的有效值、有功功率測量，非正弦電路的濾波特性驗證仿真實驗六 網(wǎng)絡函數(shù)零極點分析與仿真驗證實驗一直流激勵下的RL一階電路的響應一、實驗目的1、了解一階電路的基本知識；2、通過仿真驗證一階電路的換路定理、三要素法；3、驗證一階電路的暫態(tài)過程中電壓、電流的關系式。二、原理說明之前所學，都是在電路已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，討論激勵和響應的關系，稱為穩(wěn)態(tài)分析。當電路中含有儲能元件，即含有電感和電容元件，這類元件的電壓和電流關系式

2、微分、積分關系而不是代數(shù)關系，因此根據(jù)基爾霍夫定理和元件特性方程所列寫的電路方程，是以電路或電壓為變量的微分方程。故稱這類元件為動態(tài)元件，含有動態(tài)元件的電路稱為動態(tài)電路。如果只含有一個動態(tài)元件，描述電路的特性方程是一階微分方程，這種電路稱為一階電路。在動態(tài)電路中，當電路的結構或元件的參數(shù)發(fā)生改變時（例如，電路中電源或無源元件的斷開或接入，信號的突然注入等），可能使電路改變原來的工作狀態(tài)，而轉變到另一個工作狀態(tài)，這種轉變往往需要經(jīng)歷一個過程，工程上稱為過渡過程。過渡過程又稱為過渡狀態(tài)或暫態(tài)。在描述電路過渡過程的微分方程中，電路的任何電壓和電流及其n-1階導數(shù)在t=0+時的值稱為初始值。其中電感電

3、流和電容電壓的初始值，即和稱為獨立的初始值，其余的稱為非獨立的初始值。獨立的初始值決定了電路的初始能量。在電路前后電容電流和電感電壓為有限值的條件下，換路前后瞬間電容電壓和電感電流不能躍變。即 上述兩個式子，稱為換路定理。一階電路可以分為零狀態(tài)響應、零輸入響應和全響應三種情況，其中零狀態(tài)響應和零輸入響應為全響應的特殊情況。實際計算過程，可以運用一階電路的等效化簡和三要素法，討論電路中的電壓電流情況。但三要素法只適用于在直流或正弦信號激勵時的一階電路。三要素法運用步驟和方法包括一下4步：1）計算電壓或電流的初始值。對于電容電壓和電感電流可以通過換路定理求的。而除此之外的初始值，可根據(jù)等效電路求的

4、。在等效電路中，電感相當于的電流源，電容相當于的電壓源。2）計算電壓或電流的穩(wěn)態(tài)值。把換路后電路中的所有電容看成開路，所有電感當作短路處理。3）計算電路的時間常數(shù)。對于中的電阻應該理解為是從L或C元件兩端向電路的其余部分看進去的入端電阻。4）將以上求得的三要素代入下式，即得所求響應的全響應表達式。三、實驗內容 1、原理圖2、通過MULTISIM仿真，通過將單刀雙擲開關，在電路穩(wěn)態(tài)的情況下（圖中對應著穩(wěn)態(tài)時電路的初始值）將開關撥向下，觀察暫態(tài)時RL電路各參數(shù)的變化以及波形圖。 四、實驗分析1、理論計算該電路數(shù)據(jù)取自課本題目9-10計算初始值計算換路后穩(wěn)態(tài)電流計算等效電阻計算時間常數(shù)根據(jù)三要素法求

5、得2、實驗數(shù)據(jù)分析 根據(jù)實驗仿真圖可以看出與理論值是一致的。 而仿真圖的第二章數(shù)據(jù)經(jīng)過計算則是在時電路中電流的數(shù)值。 仿真波形則顯示了L會在換路后行程一個等效電源，再經(jīng)過一定時間的衰恢復穩(wěn)態(tài)。五、實驗小結1、總結、分析實驗的方法與結果實驗用到了基本一階電路的運算方法三要素法。實驗過程通過仿真，進行了示波器的模擬實驗。實驗即用到了定性的分析也用到了定量的分析，幫助深刻了解一階電路的知識。2、心得體會及其他本次仿真實驗，使我對一階電路有了更加深刻的了解，更加穩(wěn)固了我對三要素法的掌握。同時，實驗運用到了示波器。在平常實驗中，示波器一直是我的一個薄弱環(huán)節(jié)，經(jīng)過這次實驗，我也更加熟悉示波器的使用。二階電

6、路的動態(tài)響應一、實驗目的1、掌握Multisim軟件中函數(shù)發(fā)生器、示波器的使用方法2、深刻理解欠阻尼、臨界、過阻尼的意義3、研究電路元件參數(shù)對二階電路動態(tài)響應的影響4、掌握Multisim軟件的仿真分析方法二、實驗原理1、用二階微分方程描述的動態(tài)電路稱為二階電路。定義：衰減系數(shù)（阻尼系數(shù)）自由振蕩角頻率（固有頻率）（1）零輸入響應動態(tài)電路在沒有外施激勵時，由動態(tài)元件的初始儲能引起的響應，稱為零輸入響應。，響應是非振蕩性的，稱為過阻尼情況。，響應臨界振蕩，稱為臨界阻尼情況。，響應是振蕩性的，稱為欠阻尼情況。 二階電路的欠阻尼過程 ： 當R時，響應是等幅振蕩性的，稱為無阻尼情況。其中衰減振蕩角頻率

7、 ，（2）零狀態(tài)響應動態(tài)電路的初始儲能為零，由外施激勵引起的電路響應，稱為零狀態(tài)響應。三、實驗內容用Multisim仿真不同響應下的三條曲線圖形實驗電路（2）計算得臨界阻值R=1348.4，并設置欠阻尼時阻值R1=400，過阻尼時阻值R2=1800。（3）用瞬態(tài)分析法測得如下波形：零輸入響應（電容初始電壓為5V）全響應（接入10V電源）零狀態(tài)響應（電容電壓設置為0V）2、用Multisim研究二階電路的動態(tài)特性（1）實驗電路（2）初始條件、電感及電容的值如圖所示。計算臨界阻尼時的R值。并分別仿真R1<R、R1=R和R1>R三種情況下電容上的電壓，在圖上畫出三種情況的輸出響應曲線。說明各屬于什么響應（欠阻尼、臨界及過阻尼）。經(jīng)計算得臨界阻尼R=946.2（3）各響應波形圖：欠阻尼：臨界阻尼：過阻尼：3、實際電路測量結果焊接實際電路后，我給實際電路加上頻率為1KHz、占空比為50%、幅度為5V的方波。通過實際電路測量，我得到了以下波形數(shù)據(jù)：四、實驗總結通過此次實驗對以下幾個方