电路计算机仿真分析(共33页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上电路计算机仿真分析实验报告 学院：电气工程学院班级：姓名：学号： 预备实验Orcad Pspice 的操作和分析过程 一、 实验目的熟悉Orcad Pspice 的操作和分析过程 。实验示例 阅读实验指导书，查找相关资料了解Orcad Pspice 的详细过程。上机查看相关视频：1、 了解Pspice 的启动，电路图的绘制；2、 修改元器件的标号和参数；3、 设置分析功能；4、 仿真前的准备工作；5、 仿真过程；6、 了解库、库元件；7、 了解分析设置的方法。实验一 直流电路工作点分析和直流扫描分析一、 实验目的（1） 学习使用Pspice软件，熟悉它的工作流程，即绘制电路图、元件类别的选择及参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程。（2） 学习用Pspice进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。二、 原理和说明Pspice软件是采用节点电压法对电路进行分析的。 使用Pspice软件进行电路的计算机辅助分析时，首先在capture环境下编辑电路，采用Pspice的元件符号库绘制电路图并进行编辑、存盘。然后调用分析模块、选择分析类型，就可以“自动”进行电路分析了。需要强调的是，Pspice软件是采用节点电压法“自动”列写节点电压方程的，因此，在绘制电路图时，一定要有参考节点（即接地点）。此外，一个元件为一条“支路”（branch），要注意到支路（也就是元件）的参考方向。对于二端元件参考方向定义为正端子指向负端子。三、 实验过程1、 示例说明：应用Pspice求解下图所示电路各节点电压和各支路电流。 2、 操作步骤（1） 启动Orcad capture,新建工程Proj1,选项框选择Analog or Mixed A/D.类型选择为create a blank project。（2） 在原理图界面上点击Place/Part或右侧快捷键。（3） 首先增加常用库，点击Add Library,将常用库添加进来。本例需要添加Analog(包含电阻、电容等无源器件)。在相应的库中选取电阻R，电流源IDC。点去Place/Ground选取0/Source以放置零节点（每个电路必须有一个零节点）。（4） 移动元器件到适当位置，右键单击器件进行适当旋转，点击Place/Wire或快捷键将电路连接起来（如下页图所示）。（5） 双击原器件或相应参数修改名称和值。（6） 在需要观察到位置放置探针。（7） 保存原理图。End Mode 结束取用命令Mirror Horizontall将该元件左右翻滚（同H键）Mirror Vertically将该元件上下翻滚（同V键）Rotate将该元件逆时针旋转90度（同R键）Edit Properties开启该元件的属性编辑对话框Zoom In放大视窗比例Zoom Out缩小视窗比例GO To跳到指定位置3、 仿真（1） 点击Pspice/New Simulation Profile，输名称（例如输DC1）；（2） 在弹出的窗口中Basic Point是默认选中，必须进行分析的。点击确定。（3） 点击Pspice/Run（快捷键F11）或工具栏相应按钮。（4） 如原理图无错误，则显示Pspice A/D窗口。在本例中未设置其它分析，窗口无显示内容，关闭该窗口。（5） 在原理图窗口中点击V,I工具栏按钮，图形显示各节点电压和各元件电流值如下：四 选做实验选做实验图以图所示的直流电路为例，要求对这个电路进行以下两方面的分析：1、 直流工作点分析，即求各节点电压和各元件电压和电流：2、 直流扫描分析：a. 单击Pspice/Edit Simulation Profile,打开分析类型对话框，建立分析类型。对直流电路的扫描分析要选择“DC Sweep.”。选中后，打开下一级对话框“直流扫描分析参数表”，并设置为：“Sweep Var.Type”选择“Voltage Source”;“Sweep Type”选择“Linear”;“Name”选择“Vs1”;“Start Value”输“0”，“End Value”输“12”,”Increment”输“0.5”。b. 运行Pspice的仿真计算程序，进行直流扫描分析。c. 对于图中电路，电压源US1的电压设置在0到12V之间变化，显示的波形就是负载电阻RL的电流IRL随USL变化的波形：d.为了得到数值结果，可以从“Special”库取“IPRINT”，把它串联到测量点上。例如图中电路，可把“IPRINT”与“RL”串联。这时“dc=1”，其余可以缺省。当在“直流扫描分析参数表”中设置的分析参数“Incement”为“1”时，运行仿真。在Capture窗口单击pspice/view output file，数据输出为：V_Vs1 I(V_PRINT1) IRL与US1的函数关系为：IRL=1.4+(1.2/12)US1=1.4+0.1US1一、 思考与讨论及实验结果分析（1） 根据两图及所得仿真结果验证基尔霍夫定律答：由示例仿真结果知第一组方程：Idc1+IR2=2.000A+2.000A=4.000A=IR1,Idc2=4.000A=IR2+IR3；第二组方程：Vidc1+VR1=4+(-4)=0,VR1+VR2+VR3=4+2-6=0,Vidc2+VR3=6-6=0;由以上两组方程知道，各支点流进电流等于流出电流，各回路电压压降和为0，故结果验证了基尔霍夫定律。（2） 怎样理解电流IRL随US1变化的函数关系？这个式子中的各项分别表示什么物理意义？ 答：IRL与US1的函数关系为：IRL=1.4+(1.2/12)US1=1.4+0.1US1。式子中IRL表示流过电阻IRL的电流，US1表示电源电压。（3） 对图中的电路，若想确定节点电压Un1随US1变化的函数关系，如何使用Pspice软件？答：直流扫描分析。单击Pspice/Edit Simulation Profile,打开分析类型对话框，建立分析类型。对直流电路的扫描分析要选择“DC Sweep.”。选中后，打开下一级对话框“直流扫描分析参数表”，并设置为：“Sweep Var.Type”选择“Voltage Source”;“Sweep Type”选择“Linear”;“Name”选择“Vs1”;“Start Value”输“0”，“End Value”输“12”,”Increment”输“0.5”。运行Pspice的仿真计算程序，进行直流扫描分析。对于图中电路，电压源US1的电压设置在0到12V之间变化，显示的波形就是负载电阻RL的电流IRL随USL变化的波形。d.为了得到数值结果，可以从“Special”库取“IPRINT”，把它串联到测量点上。例如图中电路，可把“IPRINT”与“RL”串联。这时“dc=1”，其余可以缺省。当在“直流扫描分析参数表”中设置的分析参数“Incement”为“1”时，运行仿真。在Capture窗口单击pspice/view output file，然后输出数据。（4） 对上述电路，若想确定负载电阻RL的电流IRL随负载电阻RL变化（设RL变化范围为0.1到100）的波形，又该如何使用Pspice软件进行仿真分析？答：单击Pspice/Edit Simulation Profile,打开分析类型对话框，建立分析类型。对直流电路的扫描分析要选择“DC Sweep.”。选中后，打开下一级对话框“直流扫描分析参数表”，并设置为：“Sweep Var.Type”选择“Model parametent”;“Sweep Type”选择“Linear”;“Name”选择“IRL”;“Start Value”输“0.1”，“End Value”输“12”,”Increment”输“0.5”。运行Pspice的仿真计算程序，进行直流扫描分析。（5） 总结如何用Pspice进行直流工作点分析和直流扫描分析。直流工作点分析，即求各节点电压和各元件电压和电流。直流扫描分析：单击Pspice/Edit Simulation Profile,打开分析类型对话框，建立分析类型。对直流电路的扫描分析要选择“DC Sweep.”。实验二 戴维南定理和诺顿定理的仿真一、 实验目的：（1） 进一步熟悉Pspice仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。学习Probe窗口的设置。（2） 加深对戴维南定理与诺顿定理的理解二、 原理与说明： 戴维南定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻串联的支路来代替，该电压源的电压US等于原网络的开路电压UOC，电阻RO等于网络的全部独立电源置零后的输入电阻REQ。诺顿定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电流源与电导并联的支路来代替，该电流源的电流Is等于原网络的短路电流ISC，其电导GO等于原网络的全部独立电源置零后的输入电导Geq（Geq=1/Req）。 三、 实验内容：（1） 测量有源一端口网络等效入端电阻Req和对外电路的伏安特性。其U1=5V，R1=100，U2=4V，R2=50，R3=150。（2） 根据任务中测出的开路电压Uoc、电阻Req，组成等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。（3） 根据任务1中测出的短路电流ISC、电阻Req,组成等效有一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。四、 实验步骤：8、 在Capture下绘制和编辑电路，包括取元件、连线、输参数和设置节点等。分别编辑原电路、戴维南等效电路和诺顿等效电路（等效参数待定），检查无误后存盘。9、 为测量原网络的伏安特性，RL是可变电阻。为此，RL的阻值要在“PARAM”中定义一个全局变量var。注意：PARAM设置方法是从special库中去PARAM放置在电路图上，双击该器件在属性栏左上角的Add New Column/Row，输名称var，值1K。如要显示该名称和值在电路图上，在数据栏上右键单击，修改display属性。10、 为测电路的开路电压UOC及短路电流ISC，设定分析类行为“DC sweep”，扫描变量为全局变量var，并具体设置线性扫描的起点、终点和步长。因需要测短路点，故扫描的起点电阻要尽量小，但不能是0。而要测开路电压，扫描的终点电阻要尽量大。现行扫描的起点为1P，终点为1G，步长为1MEG。此时不需要中间数据，为了缩短分析时间，步长可以设置大一些。11、 启动分析后，系统自动进了Probe窗口。选择Plot=Add plot to window增加一坐标轴，选择Trace=Add分别在两轴上加I和V变量。激活显示电流的坐标轴。选择Trace=cursor=display显示电流的坐标值列表，选择Trace=cursor=max显示电流的最大值。同样可以显示电压的最大值。测得I（RL）最大值ISC=130ma，V（RL：2）最大值3.5455V。则电阻Req=3.5455/0.13=27.273。回到capture界面，按测得的等效参数修改电路参数。重新设定扫描参数，扫描变量仍为var，现行扫描的起点为1，终点为10K，步长为100.重新启动后，来到Probe窗口。选择plot=Add plot增加两个坐标轴，选择Plot=Xaxis setting=axis variable，设置横轴V（RL：2），选择Trace=add分别在三个轴上加I(RL)、I(RLd)、I(RLn)变量。选择Trace=cursor=display显示坐标值列表，点击I(RL)、I(RLd)、I(RLn)前面的小方格，数值列表中将显示相应坐标中的坐标值。用鼠标拖动十字交叉线，可以显示不同电压时的相应电流值。比较三条伏安特性曲线，验证戴维南定理和诺顿定理。 五、 实验分析思考与讨论（1） 戴维南定理和诺顿定理的使用条件是什么？答：戴维南定理和诺顿定理要求是一个线性有源一端口网络。（2） 绘制原电路和等效电路的伏安特性曲线，比较三条曲线的特性。实验三 正弦稳态电路分析和交流扫描分析一、 实验目的（1） 学习用pspice进行正弦稳态电路的分析（2） 学习用Pspice进行正弦稳态电路的交流扫描分析（3） 熟悉含受控源电路的链接方式二、 原理与说明对于正弦稳态电路，可以用向量法列写电路方程，求解电路中各个电压和电流的振幅（有效值）和初相位（初相角）。Pspice软件是用相量形式的节点电压法对正弦稳态电路进行分析的。三、 实验示例（1） 正弦稳态分析。其中正弦电源的角频率为10Krad/s，要求计算两个回路中的电流。a. 在capure环境下编辑电路，互感是用符号“XFRM_LINER”表示的。参数设置如下：L1_VALUE，L2_VALUE为自感，COUPLING为耦合系数。b. 设置仿真，打开分析类型对话框，对于正弦电路分析要选择“AC sweep”。单击该按钮后，可以打开下一级对话框“交流扫描分析参数表”，设置具体的分析参数。对于图中的例子，设置为：“Start freq.”输“1592”；“end freq.”输“1592”；“total pts.”输“1”。c. 运行pspice的仿真计算程序，在probe窗口显示交流扫描分析的结果。d. 为了得到数值的结果，可以在两个回路中分别设置电流打印机标示符。其中，电流打印机标示符的属性设置分别为I(R1)和I（C1），设置项有（AC、MAG、PHASE、REAL、IMAG）。仿真计算的输出结果为 FREQ IM(V_PRINT1) IP(V_PRINT1) IR(V_PRINT1) II(V_PRINT1)1.592E+03 2.268E-03 8.987E+01 5.145E-06 2.268E-03FREQ IM(V_PRINT2) IP(V_PRINT2) IR(V_PRINT2) II(V_PRINT2)1.592E+03 2.004E+00 8.987E+01 4.546E-03 2.004E+00分析：可以清楚的看出，电源回路中的电流振幅近似等于0，负载回路中的电流振幅等于2A。 四、 选做实验（1） 以给出的实验例题和实验步骤，用pspice独立做一遍，给出仿真结果。（2） 对正弦稳态电路进行计算机辅助分析，求出个元件的电流。选做实验（1）：选做（2）五、 思考与讨论（1） 为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流时增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变？答：总电流增大；感性元件上的电流和功率都增大。（2） 提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法而不是串联法？所并的电容器是否越大越好？答：如果用串联法，则对提高线路功率因数效果不好；所并的电容器不是越大越好。（3） 总结如何用PSPICE进行正弦稳态电路的交流扫描分析答：在capure环境下编辑电路，互感是用符号“XFRM_LINER”表示的。参数设置如下：L1_VALUE，L2_VALUE为自感，COUPLING为耦合系数。设置仿真，打开分析类型对话框，对于正弦电路分析要选择“AC sweep”。单击该按钮后，可以打开下一级对话框“交流扫描分析参数表”，设置具体的分析参数。运行pspice的仿真计算程序，在probe窗口显示交流扫描分析的结果。为了得到数值的结果，可以在两个回路中分别设置电流打印机标示符。实验四 一阶动态电路的研究一、 实验目的（1） 掌握pspice编辑动态电路、设置动态元件的初始条件、掌握周期吉利的属性及对动态电路仿真的方法。（2） 理解一阶RC电路在方波激励下逐步实现稳态充放电的过程（3） 理解一阶RL电路在正弦激励下，全响应与激励接入角的关系二、 原理与说明 电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能越变，而是需要一定的过渡过程，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。三、 实验示例（1） 分析同种RC串联电路在方波激励下的全响应a. 编辑电路。其中方波电源是Source库中的VPULSE电源。VPULSE的属性的意义列于表中。为分辨电容极性，电容选取Analog库中的C_elect(电容Ic设为2V)。方波激励的属性意义V1=0 方波低电平 V2-7方波高电平TD=2ms第一方波上升时间TR=0.0001us方波上升沿时间TF=0.0001us方波下降沿时间PW=2ms方波高电平宽度PER=4ms方波周期b. 设置分析类型为Transient。其中maximum step 设为2ms,Run to 40ms>c. 设置输出方式。为了观察电容电压的冲放电过程与方波激励的关系，设置两个节点电压标示符以获取激励和电容电压的波形，设置打印电压标示符一获取电容电压数值输出。d. 仿真计算及结果分析。经仿真计算得到图形输出：从波形可见，电容的工作过程是连续在充放电过程，开始电容放电，达到最小值，但第一个方脉冲开始以后，经历一个逐渐“爬坡过程”，最后输出成稳定的状态，产生一个近似的三角波。从电容电压的数值输出可以精确看到这个“爬坡过程”的详细情况。最后电容电压输出波形稳定在最大值为4.450，最小值2.550。增加VPRINT到电路上观察电容电压的数值输出：最后电容电压输出波形稳定在最大值为4.5V，最小值为2.55V。四、 选做实验（1） 仿真计算R=1K，C=100uF的RC串联电路，接上峰-峰值为3V、周期为2S的方波激励的零状态响应。过程略（2） 仿真计算R=1K,C=100uf的RC串联电路，接上峰-峰值为5V、周期为2s的方波激励时的全响应。电容电压的初始值为1V。五思考与讨论： 1.在RC串联电路中，根据理论计算，电容充电上升到稳态值的63.2%时需要时间为一个时间常数。 2.RC串联中，电容电压衰减到初始电压的36.8所需要的时间为一个时间常数 。 3.从理论上讲，电路的动态过程需要经历无限长时间才能结束，也就是说当t=时，电感放电才能衰减到零，达到新的稳态。但实际上，当时间T=5s时，UL=U0 e-5=0.007U0 。 此时电感电压已接近于零，电感的放电过程已基本结束。所以工程上一般认为从暂态到稳定状态的的时间为4s-5s。实验五 二阶动态电路的仿真分析一、 实验目的（1） 研究R、L、C串联电路的电路参数与其暂态过程的关系。（2） 观察二阶电路在过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况下的响应波形。利用响应波形，计算二阶电路暂态过程有关的参数。（3） 掌握利用计算机仿真与示波器观察电路响应波形的方法。二、 实验原理 对于R、L、C串联电路，两个状态变量分别为电容电压Uc、电感电流IL。取Uc为横坐标，IL为纵坐标，构成研究该电路的状态平面。每一个时刻的Uc、IL，可以用相平面上的一点表示，这个点为相迹点。Uc、IL随时间变化的每一个状态可以用平面上一系列相迹点表示。这样得到的曲线为状态曲线。利用PSPICE仿真可以方便的得到状态曲线。三、 示例实验（1）研究R、L、C串联电路零输进响应波形。利用Pspice分析图示电路。（2）再用PSPICE在一个坐标下观察UC、IL、UL1波形，并输出结果。四、选做实验研究方波信号作用下的R、L、C串联电路利用pspice分析电路图，元件如图所示，设置暂态仿真时间范围0到8ms（即方波脉冲的两个周期），参数设置为列表方式，分别选取Val=-0.5，0.1，1，10，40，200，观察UC在这些参数下的波形。波形图： 根据公式R2 ，L=0.8m,C=2u，得R40，可知R1=40 是临界非振荡充电过程的条件。当R=-0.5（负电组）时，可看到Uc逐渐变大，与电阻为正值时情况相反；R<40时，每一个方波的整周期内，Uc处于振荡状态；R>40时，电路处于过阻尼状态。 四、思考题与讨论： RLC串联电路的暂态过程中，电感和电容之间存在能量转换，在能量传递过程中，由于电阻会消耗能量，所以随着R的大小的不同，电路会出现不同的工作状态。当R较小时，电路处于振荡状态，电感和电容通过电流来实现能量交换，由于电阻总是消耗能量（此时消耗能量较小），使整个系统的能量不断减少，从而使电容电压的振幅值衰减。当R较大时，电路处于非振荡状态，由于电阻较大，消耗的能量较多，从而“阻碍”了电容和电感之间能量的传递，故称之为“过阻尼”。当 时，电路处于临界状态，由于此时能量没有消耗，故此时电容电压幅值不会衰减，而是等幅振荡。 实验六 频率特性和谐振的仿真一、 实验目的（1） 学习使用Pspice软件仿真分析电路的频率特性。（2） 掌握用Pspice软件进行电路的谐振研究。（3） 了解耦合谐振的特点。二、 原理与说明（1） 在正弦稳态电路中，可以用相量法对电路进行分析。（2） 在正弦稳态电路中，对于含有电感L和电容C的无源一端口网络，若端口电压和端口电流通相位，则称该一端口网络为谐振网络。谐振时局部会得到高于电源电压数倍的局部电压。电流同电压。（3） 进行频率特性和谐振电路的仿真时，采用“交流扫描分析”，在Probe中观测波形，测量所需要的值。（4） 滤波器输进正弦波，其频率从零逐渐变大，则输出的幅度也将不断变化。（5） 对滤波电路的分析可以用“交流扫描分析”，并在probe窗口中观测波形、测量滤波器的通频带、调节电路参数，以使滤波器满足设计要求。三、 示例实验双T型网络，分析其网络的频率特性，需要在AC sweep的分析类型下进行。编辑电路，输进端为1V的正弦电压源，从输出端获取电压波形。从图中可以看出，这是一个带阻滤波器，低频截止频率近似为182HZ，高频截止频率近似3393HZ，带阻宽度3211HZ。分析网络的频率特性，须在AC Sweep的分析类型下进行。编辑电路，输入端为1V的正弦电压源，从输出端获取电压波形，如图6-2所示。从上图可以看出，这是一个带阻滤波器，低频截至频率近似为182HZ，高频截至频率近似为3393HZ，带阻宽度3211HZ。四选做实验1图6-3（a）所示为RLC串联电路，测试其幅频特性，确定其通带宽f0 若f小于40KHZ，试采用耦合谐振的方式改进电路，使其通带宽满足设计要求。（a） 仿真图6-3（a），观察其谐振频率和通带宽是否满足设计要求，由图可以看也该带阻滤波器的低频截止频率近似为988.01kHZ，高频截止频率近似为1013.4k HZ，故其带阻宽度为25.4k HZ <40kHZ。故不满足设计要求，须采用耦合谐振的方式改进电路， （b）改进电路如图6-3（b）所示，其耦合电感参数设置如下L1=L2=100uH,耦合系数COUPLE=0.022。观察其谐振频率和通带宽是否满足设计要求。由图可以看也该带阻滤波器的低频截止频率近似为985.46kHZ，高频截止频率近似为1014.6k HZ，故其带阻宽度为29.24k HZ <40kHZ故满足实验设计要求。四、 思考与讨论（1） 同一电阻、电感、电容元件做串联和并联式，电路的性质相同吗？为什么？答：不相同。因为分为串联式和并联式时，电流的电流由于元件的连法不一样而不一样，同时，电路得性质也不一样。（2） 频率对电路的性质有影响吗？答：当电路中有电容或电感元件时，频率对电路的性质有影响；反之，则没有。实验七 三相电路的研究一实验目的 通过基本的星形三相交流电的供电系统实验，着重研究三相四线制和三相三线制，并对某一相开路、短路或者负载不平衡进行研究，从而熟悉星形三相交流电的特性。二原理与说明 1利用三个频率50Hz、有效值220V、相位各相差120度的正弦信号源代替三相交流电。 2星形三相三线制负载不同时的电压波形变化及相应的理论。 3星形三相四线制：三相交流源的公共端N与三相负载的公共端相连。 4当三相电路出现若干的故障时，对应电压和电流会发生什么现象去验证理论。三示例实验 1电路如图7-1 所示，其中电源为三相对称电源，负载分为两种情况：一种情况是三相对称负载，此时R=100。另一种情况是不对称三相负载，此时R=10。（a）Captu中绘制电路图如7-1，V1、V2、V3设置为AC=220V , Vamp=311V , freq=50hz,Voff=0, phase分别为0,-120,120。 （b）设置Transient分析的run time 为40ms。 （c）运行仿真，得到电压波形。（d）改变其中一相负载阻值R1=50k ，重新运行仿真，得出结果。（e）分别将R1阻值减小为10k,5k,1k,得到不同的电压波形。（f） R1,R2,R3设置成不同得阻值，形成三相不平衡电路，观察不同状态下的电压波形。 2.增加中线如图7-4所示：（a）重复上面的实验过程，得到不同的电压波形图。四选做实验 以图7-4的图形为基础，分别设计a) 中线正常，三相中一相短 路b) 中线正常 ，三相中一相开路c) 没有中线，三相中一相短路d) 没有中线，三相中一相开路五思考与讨论： 1、三相三线制电路中，负载电压随相应的负载变化而变化，而且变化规律相反，即一路负载变大，这路电压减小，反之增大。 2、三相三线制电路接不对称负载时，中性点发生偏移，负载电压也不对称。三相四线制电路，无论负载对称与否，负载电压均对称。 实验总结 （1）本实验用的分析类型是Transient，而不是ACSweep，不要认为出现了交流源就必须选择ACSweep，一定要突破这个思维定势。回想一下，前面学动态电路的分析时也是用的Transient这一类型，要比较学习，找出差别。 （2）要注意学习三相电路的星行连接方法，以及三相三线制和三相四线制的画法及二者的区别。 （3）巩固交流电源的参数意义及设置方法，学会用三相电源的表示：即用三个幅值、频率相同而相位各相差120度的交流源连接组成。实验八 受控电源的电路设计一实验目的 （1）学习使用Pspice进行电路的辅助设计。 （2）用Pspice“测试”受控电源的控制系数和负载特性。（3）加深对受控源的理解。二原理与说明受控源是一种二端口元件，按控制量和被控制量的不同，受控电源可分为：电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电压源（CCVS）和电流控制电流源（CCCS）四种。控制系数为常数的受控电源为线性受控电源，它们的控制系数分别用、r和。 本实验是用运算放大器和固定电阻组成上述四种受控电源。图8-1中的电压控制电压源U2=(1+R1/R2)U1 ，控制系数=（1+R1/R2）。图8-2中的电压控制电流源I2=(1/R)U1 ,控制系数=1/R。图8-3中的电流控制电压源U2=(-R)I1 ,控制系数r=-R。图8-4中的电流控制电流源 I2=(1+R1/R2)I1,控制系数=（1+R1/R2）。三实验任务 （1）电压控制电压源和电压控制电流源的仿真设计。电路分别如图8-1和8-2所示 。a.用Pspice绘制电路和设置符号参数。 b.设置分析类型，对电路进行分析，得到控制量和被控制量，间接测量控制系数和 。通过公式=（1+R1/R2）、=1/R分别计算控制系数和 。 c.对结果进行分析。 d. 改变电阻值，再用Pspice进行仿真分析，分别确定控制系数和与电阻的函数关系。理论：=1+R1/R2=2 实际：斜率k=2R1=100 R2=200时运行仿真电路得到曲线图3、电流控制电压源实验步骤：输入电流I1由电压源Us和串接电阻R提供（1） 绘出实验原理图和设置符号参数；（2） 设置分析类型，对电路进行分析，得到控制量和被控制量，间接测量控制系数r.并通过公式r=-R计算控制系数r（3） 对结果进行分析。（4） 改变电阻值，再用Pspice进行仿真分析，确定控制系数r与电阻的函数关系。实验输出波形：输出电压随电阻的增大而倒向增大，得r=-R4、电流控制电流源（1） 改变电阻值，再用Pspice进行仿真分析，确定控制系数与电阻的函数关系。实验输出波形输入电流I1由电压源Us和串接电阻R提供（2） 绘出实验原理图和设置符号参数；（3） 设置分析类型，对电路进行分析，得到控制量和被控制量，间接测量控制系数.并通过公式=（1+R1/R2）计算控制系数（4） 对结果进行分析。输出电流随电阻RL的增大而增大，所以也随RL的增大而增大5、 自行设计电路实验输出波形:U1构成电流控制电压源，U2构成电压控制电流源四思考与讨论： 1. 受控电源不能作为电路的激励源对电路起作用，受控源的电势或电流是随电路中另一支路的电压或电流而变的电源。如果电路没有独立电源仅仅有受控电源，电路是不会有电流和电压。受控源并不是电源，它仅仅反映一个电量对另一个电量的控制关系。独立电压（流）源可以独立于外电路产生电压（流），而受控源则不能独立产生电压（流），其电压（流）的大小完全取决于控制量。但当控制量确定并保持不变时，受控源则具有独立电源的特性.。专心-专注-专业