电路仿真性实训Word格式文档下载.docx
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1）一阶RC电路
（1）在电子仿真软件Multisim10基本界面的电子平台山建立如图1所示的仿真电路。
其中，虚拟信号发
生器和示波器从基本界面的虚拟仪器工具条中调出。
（2）双击虚拟函数信号发生器图标，在弹出的放大面板上，先双击“方波”信号，再将频率栏设置成“1kHz”，然后将幅值设置成“2Vp”，如图2所示，关闭函数信号发生器放大面板窗口。
（3）开启仿真开关，双击虚拟示波器图标“XSC1”，将弹出放大面板，如图3所示，放大面板各栏数据
参照图中设置。
这时便可看到一阶电路的电容的零状态响应充、放电波形。
图3示波器放大面板
（4）对应方波信号的上升沿，电容初始状态（储能）为零，由方波信号激励电容开始按指数规律
二RC，
t
uC（t）=Us（1-e）充电，式中，Us（图3中下面信号幅值为4V）为电容达到稳态时的电压、
是电容的充电时间常数。
将示波器屏幕下方
Timebase”框下"
Scale”栏的数据设置成"
100-'
S/Div
根据电容充电到稳态值电压的63%左右时所对应的时间就是一阶电路的电容充电时间常数.的定义,
0.63Us2.528V，拉出屏幕上的两条读数指针到图4位置，从屏幕下方“T2—T1”栏数据可以看到:
.=RC=97.950Js，这与计算结果RC=301033.310亠=99：
s基本相当。
（5）根据电容放电到零状态电压的37%左右时所对应的电容放电时间常数.的定义，参照上述方法求出
.的值，并在屏幕上调出相应的波形和读数指针位置并通过读数指针读出•，与计算值进行比较。
⑹将函数信号发生器改成频率为10kHz、幅值仍为2V，的方波信号，电阻换成10kQ,电容换成1nF,
重做上述实验，并做好计算和记录。
2）微分电路
（1）在电子仿真软件Multisim10基本界面的电子平台上建立如图4所示的微分电路。
（2）双击虚拟函数信号发生器图标，将其设置成10kHz、3V的方波信号，关闭函数信号发生器的放大
面板窗口。
（3）开启仿真开关，双击虚拟示波器图标，从虚拟示波器放大面板的屏幕上可以看到微分波形，如图5
所示，放大面板各栏参数设置成如图5所示。
图4电容的充电时间常数
XFQ1
图5微分仿真电路
（4）微分仿真电路参数选择是否符合t=RC：
：
:
L（T为方波脉冲信号的周期）？
2
（5）根据公式.=RC：
T，请在选取元件参数和激励信号频率，设计组成一个另一个微分仿真电路
来进行仿真验证，并做好计算和记录。
图5微分电路仿真波形
3）积分电路
（1）在电子仿真软件MultisimIO基本界面的电子平台上建立如图6所示的积分仿真电路。
（2）虚拟函数信号发生器设者与微分仿真电路相同，开启仿真开关，双击虚拟示波器图标，从虚拟示波
器放大面板上的屏幕上可以看到积分电路波形，如图7所示，放大面板参数设置如图7所示。
T
（3）积分仿真电路参数选择是否符合•=RC（T为方波脉冲信号的周期）？
（4）根据以上条件，请再选择元件参数和激励信号的频率，设计组成一个另一个微分仿真电路来进行仿
真验证，并做好计算和记录。
图7积分电路仿真波形
5.实验研究
1）改变实验电路中元器件的参数，并进行测量验证。
2）改变实验电路中电源的个数或性质，并进行测量验证。
3）独立设计一个实验电路，验证叠加定理。
6.实验报告
实验报告的主要内容包括：
1）实验目的、基本原理、电路图、元器件和所需仪表等。
2）实验内容与操作步骤。
3）参数测量和数据分析。
4）实验研究结果。
5）实验总结。
4.3.7二阶电路的仿真实验研究
1）加深对二阶电路的理解。
2）了解RLC串联电路欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种工作状态。
3）掌握二阶电路的仿真实验研究方法。
对于二阶RLC串联电路，无论是零输入响应、零状态响应还是全响应，电路动态过程的性质完全由
特征方程LCP2-RCPT=0的特征根
来决定，式中:
1）如果R£
2化，
\C
则P1,2为一对共轭复根，电路动态过程的性质为欠阻尼振荡过程。
2）R=2r|匚，则Pi2为两个相等的负实根，电路动态过程的性质为临界阻尼振荡过程。
片C
3）R>
2誓，则R,2为两个不相等的负实根，电路动态过程的性质为过阻尼振荡过程。
改变电路参数R、L、C，均可使电路发生上述三种不同性质的过程。
1）打开Multisim工作界面，创建KCL和KVL测试电路。
2）从基本元件库中选取电阻、电容和电感，从仪表库中选取双踪示波器。
3）进行二阶电路的仿真实验研究，观察三种状态的过渡过程。
1）欠阻尼仿真实验
欠阻尼仿真实验电路如图1所示，电路参数：
Ri=100Q,Li=100mH,Ci=100nF，函数信号发生器输
出电压幅值为4V/50HZ方波信号。
当开关S1闭合时，在示波器上可以看到欠阻尼电压波形，如图2所示。
2）临界阻尼仿真实验
临界阻尼仿真实验电路如图1所示，电路参数改为：
R1=2kQ,L1=100mH,G=100nF，函数信号发生
器输出电压幅值为4V/50HZ方波信号。
当开关S1闭合时，在示波器上可以看到欠阻尼电压波形，如图3
所示。
3）过阻尼仿真实验
过阻尼仿真实验电路如图1所示。
电路参数改为：
R1=2.1kQ,L1=100mH,G=100nF,。
函数信号发
生器输出电压幅值为4V/50HZ方波信号。
当开关S1闭合时，在示波器上可以看到过阻尼电压波形，如图4
图2RLC串联电路的欠阻尼波形
1）对于RLC串联电路三种情况下的响应曲线进行分析比较。
2）改变实验电路中电源的性质，并进行测量验证。
3）独立设计一个RLC串联电路全响应的仿真实验电路，并观察其响应波形。
图3RLC串联电路的临界阻尼波形
图4RLC串联电路的过阻尼波形
439RLC串联谐振电路的仿真实验研究
1）加深对RLC串联谐振电路的理解。
2）掌握RLC串联谐振电路的仿真实验研究方法。
在RLC串联电路中，当交流电源的频率f发生变化时，电路中的感抗和容抗也相应的随之发生变化,
因此电路中的电流也随着频率f的变化而变化，当电流I和电源电压Us同相位时，称之为电路发生了谐
振，由于电路为RLC串联电路，所以称之为RLC串联谐振。
谐振时的频率用
一1
f0来表小，且fo
2兀JLC
电路发生谐振时，感抗和容抗相等，即：
XL二XC，电路表现为纯电阻性，且阻抗模最小，电流最
大，激励全部加在电阻上，电阻上的电压达到最大值，即激励源电压。
使电路发生谐振的方法：
1）改变激励源的频率f。
2）调节电路参数L或Co
1）打开Multisim工作界面，创建RLC串联谐振电路。
2）从基本元件库中选取电阻、电感和电容，从电源库中选取交流电压源，从指示器库中选用电压表和
电流表，从仪表库中选取双踪示波器和波特图仪。
3）进行RLC串联谐振电路仿真实验，并观察幅频特性和相频特性曲线的波形。
1）用示波器和波特图仪测试
创建RLC仿真电路如图1所示。
电路参数：
交流电源V1=2V/1kHz,电阻R1=300Q,电感L1=100mH,电容C1=253.3nF，其中，电压表和电流表的作用为测量谐振时的电压和电流，双踪示波器用来观察电路的
电压和电流的相位波形，波特图仪用来观察电路的幅频和相频特性曲线。
图1所示电路中的参数正好使得电路发生串联谐振，这时电路呈纯电阻性，外加电压全部加在了电阻的两端，从图1中电压表上可以清楚地看到，其有效值为2V，而且电压源的电压与电路中的电流同相位，
其波形图如图2所示。
幅频特性曲线如图3所示，参数均按照面板给出的数值进行设置。
相频特性曲线如图4所示，参数均按照面板给出的数值进行设置。
需要注意的问题：
观测幅频特性和相频特性曲线要使用波特图仪，方法是：
打开波特图仪面板，运行仿真开关，测试幅频特性，需单击“Magnitude”按钮，测试相频特性，需单击“Phase”按钮，其中放大面板里都有相应的
具体设置。
*
2）AC分析法
仿真测试电路如图
容C1=253.3nF。
操作步骤
（1）单击“Option/SheetProperties”中“NetNames”中的“ShowAll”项,
（2）启动“Simulate/Analyses”下的
5所示。
交流电源W=2V/1kHz，电阻R1=300Q，电感L1=100mH，电
命令，打开“SheetProperties"
对话框，在“Circuit”选项卡中，选电路自动生产结点并显示在电路图上。
“ACAnalyses”命令，在“ACAnalyses”对话框中设定“VERTICAL
Scale”为"
Liner”，"
OutVariables”为结点3。
然后单击"
ACAnalyses”对话框上的"
Simulate”按钮，就会出现一个仿真窗口，如图6所示。
其中显示了幅频特性和相频特性曲线。
图3RLC串联谐振电路的幅频特性曲线
图4RLC串联谐振电路的相频特性曲线
R1
300Q
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D分旧冒直黑命H三曲目迪◎Q
ACAnalysisACAndy;
i$ACAnalj7$isI負匚An曲論A£
An^lyfis-
Circuit：
AC.Analysis
2）如何判断RLC串联电路处于谐振状态。
3）如何能够使得RLC电路发生串联谐振。
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