实验RC一阶电路的响应在Multisim中仿真操作介绍.pptx

实验9 RC一阶电路的响应在Multisim10中仿真操作介绍第1页/共34页1.熟练掌握multisim的使用方法。2.通过实验加深对RC电路冲放电特性的理解。3.通过使用示波器观察微分电路和积分电路的波形,进一步熟悉波形参数的测量方法及其电路特性。一、实验目的第2页/共34页二、实验原理微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足RC T/2，则该RC电路称为积分电路。在微分电路中，当满足RC T/2，此时电路将成为耦合电路。第3页/共34页四、实验内容用函数信号发生器调出200Hz、幅度5V、占空比为50%的脉冲波作为Ui。1、电容冲放电电路：（1）选用R=30K，C组成如图9-1a所示电路，在表9-2中画出此电路，标明电阻、电容值，用示波器观察ui、uc的波形后描绘在表9-2中，注意相位和幅值。（2）按图9-2接线，要求与（1）相同，用示波器观察ui、uR的波形后描绘，在表9-2中注意相位和幅值。（3）计算 的理论值，填在表9-2中。（4）用示波器测量uc=0升到所需的时间，填在表9-2中。图9-1a图9-2第4页/共34页1.电容冲放电路（1）积分电路 为建立实验书上图9-1a的原理图先从仪器栏中调用信号发生器，如图1，再从仪器栏中调用2通道的示波器，如图2。点击菜单Place/Component，从元件库中调用电容、电阻和接地模块，如图3、图4和图5，其中电容F103=22nF。图1按实验书上图按实验书上图9-1a9-1a连接电路，就得到图连接电路，就得到图6 6的实验原理图的实验原理图图2第5页/共34页从元件库调用电容图3图4图3第6页/共34页从元件库调用电阻图4第7页/共34页图5从元件库调用接地模块第8页/共34页实验原理图实验原理图图6 移动各仪器和元件到合适位置，把它们连接起来，就得到实验书上图9-1a的原理图，如图6。第9页/共34页信号发生器和示波器的设置 双击信号发生器，得到其设置界面，如图7，按下红圈按钮，在蓝圈的方框中填入200Hz，50%和，峰值，峰-峰值就为5V，直流偏置Offset填入。图7图8 示波器的设置按图8标红圈进行设置就可以了，设置也比较简单，可以用鼠标点击对应方框，就这些参数的设定有上升或下降按钮，点击按钮就可以改变这些参数！第10页/共34页仿真参数的测量和波形的描绘 双击示波器，按下仿真的电源开关，按鼠标左键拖动标尺T1和滚动条到波形显示窗口的最左边，把标尺T1作为Y轴，移动标尺T2，它与波形Ui、Uc的交点参数就在参数显示窗口显示出来了，如图 9记下标尺T2（绿圈内那行）Time的值、Channel A和Channel B的电压值，也就是Ui、Uc的坐标参数，如Ui的A点坐标是（，），Uc的B点坐标是（，），通过不断地移动标尺T2，就可以得到波形Ui、Uc上各点的坐标参数，根据这些坐标参数就可以在坐标平面上描绘出的Ui和Uc的波形，取的坐标点越多，波形越准确，但一般画波形时，把特征点（包括最高点、最低点、转折点的坐标）测量出来，其他中间的点测量一些，根据这些参数画示意图就可以了，在特征点标上参数，这样就节省了时间。第11页/共34页仿真参数的测量和波形的描绘图 9AB第12页/共34页1.1.8 积分电路参数的测量 双击示波器，按下仿真的电源开关，按鼠标左键拖动标尺T1和T2到波形Uc的最低和最高点，为找到这两个点，可以点击图10中紫红色圈中的箭头进行左右微调，观察右边窗口中Channel B那列红圈内标尺T1和T2与波形Uc交点的参数，如是标尺T1与波形Uc交点的最低点，是标尺T2与波形Uc交点的最高点，这两点的电位差为，也就是Uc 的幅度，就是 Uc从 这个点上升0.632 Uc注意：0.6324.774=3.017168V 所花的时间，通过移动标尺T2，找到与V最接近的数是3.058V(Channel B 最下一行蓝圈内数字)，这时在Time最下一行就是这两个点的时间差664.137 s（），如图11红圈内所示，这就是的测量值0.664137ms，与理论值基本相符，如果扫描速度不同，存在的误差也不同。第13页/共34页1.1.8 积分电路参数的测量UcUi图10第14页/共34页1.电容冲放电路（2）微分电路 把前面（1）积分电路中的电阻和电容位置互换一下，就可以建立实验书上图9-2的实验电路，如下图12，波形的描绘和参数测量操作与（1）相同。图12第16页/共34页 如果按图12连接，从电阻R的波形上测量，就是从最高点URmax下降R 注意：0.6324.751=3.002632V所花的时间，移动标尺2就可以把测量出来，找到与02632V最接近的数是-3.014V(Channel B 最下一行蓝圈内数字)，这时在Time最下一行就是这两个点的时间差664.137 s（），如图13红圈内所示，这就是的测量值0.664137ms，与理论值基本相符，如果扫描速度不同，存在的误差也不同。微分电路参数的测量 另外，也可以测量从最低点-URmax上升R所花的时间得到。通过测量，我们明白了不论是积分或微分电路，它们的时间常数是由R、C决定的，所以上面两种电路的时间常数是一样的。第17页/共34页微分电路参数的测量UiURR图13第18页/共34页电容冲放电路的仿真结果表9-2输入信号周期5ms波形图脉宽2.5ms输入Ui幅值5V计算值0.66ms测量值电路图输出Uc输出UcURUR第19页/共34页（1）选用R=30K，C1uF组成如图9-1a所示电路，在表9-3中画出此电路-一阶RC积分电路，标明电阻、电容值。（此时，RC T/2）（2）用示波器观察ui、uc的波形后描绘在表9-3中，注意相位和幅值。（3）计算 的理论值，填在表9-2中。（4）用示波器测量Uc=0升到所需的时间。2.一阶RC积分电路一阶RC积分电路在multisim上的电路图如图14图14第20页/共34页 一阶RC积分电路在multisim上进行仿真，信号源和示波器设置与前面一样，不过示波器的扫描速度设低一点，比如50ms/Div或100ms/Div，这样可以看到Uc的上升过程，打开电源开关，当Uc达到最大值不再上升时，关掉电源开关，就得到电容的积分曲线，如图15描绘波形、参数的测量与前面充放电电路的操作一样，的测量应该先测量Uc的幅值，如图？Uc的幅值，计算上升值：，提高示波器的扫描速度，如10ms/Div，移动标尺2，找到最近的点，就可测得的，如图 162.一阶RC积分电路的仿真操作第21页/共34页2.1 一阶RC积分电路Uc幅值测量图15第22页/共34页2.2 一阶RC积分电路的测量图16第23页/共34页（1）选用，C组成如图9-1a所示电路，在表9-3中画出此电路-一阶RC微分电路，标明电阻、电容值。（此时，RC T/2）（2）用示波器观察ui、uc的波形后描绘在表9-3中，注意相位和幅值。（3）计算 的理论值，填在表9-3中。（4）用示波器测量uc=0升到所需的时间。4.一阶RC耦合电路一阶RC耦合电路在multisim上的电路图如图21图21第29页/共34页4.1 一阶RC耦合电路的仿真操作 一阶RC耦合电路在multisim上进行仿真，信号源和示波器设置与前面一样，示波器的扫描速度设2ms/Div，打开电源开关，就得到电阻的波形曲线，如图22，描绘波形、参数的测量与前面充放电电路的操作一样。计算值是30ms，由于=RCT，在电路（波形）稳定后电容的放电并不是零输入响应，而是非零输入响应，即电容没放完电荷，又开始充，所以对的测量不能像前面微分电路一样进行测量，同学们主要了解在这情况下该电路是作为传输信号隔直作用，C越大，UR越接近Ui就可以了。至此完成了实验书上实验9的操作，主要的测量仪器是示波器，通过对它的使用，我们了解到它扫描速度对测量结果影响比较大，也大概了解RC在不同的情况下，表现了不同的特性和用途！第30页/共34页4.1 一阶RC耦合电路的仿真波形图22UiUR第31页/共34页输入信号参数周期5ms脉宽2.5ms幅值5V电路及波形电路图积分电路计算值30ms见图15测量值微分电路计算值0.051ms见图18测量值耦合电路计算值30ms见图22测量值不测量表9-35.一阶RC电路的仿真测量结果第32页/共34页第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页