北京理工大学电路仿真实验报告.docx
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1、 实验1 叠加定理的验证实验原理:实验步骤: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,并按上图连接; 2. 设置电路参数:电阻R1=R2=R3=R4=1,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;原理分析:以电流表示数i为例:设响应i对
2、激励Us、Is的网络函数为H1、H2,则i=H1*Us+H2*Is由上式可知,由两个激励产生的响应为每一个激励单独作用时产生的响应之和。则有,I1=I2+I3 (1);同理,U1=U2+U3 (2).经检验,6.800=2.000+4.800,-1.600=-4.000+2.400,符合式(1)、(2),即叠加原理成立。实验2 并联谐振电路仿真实验原理:实验步骤:1. 原理图编辑:分别调出电阻R1、R2,电容C1,电感L1,信号源V1;2. 设置电路参数:电阻R1=10,电阻R2=2K,电感L1=2.5mH,电容C1=40uF。信号源V1设置为AC=5v,Voff=0,Freqence=500
3、Hz。3. 分析参数设置:(1) AC分析: 要求:频率范围1HZ100MEGHZ,输出节点为Vout。步骤:依次选择选择菜单栏里的“simulate-Analyses-AC Analysis”,调出交流分析参数设置对话窗口,起始频率设为1Hz,停止频率设为100MHz,扫描类型为十倍频程,每十倍频程点数设为10,垂直刻度设为线性,其他保持默认,单击“OK”。然后选择对话框菜单栏的“output”按钮,在左侧的变量中选择“V(out)”,单击“Add”按钮。这样,交流分析参数设置完毕。在交流分析参数都设置好以后,单击对话框中的“simulate”按钮,开始仿真,得到如下真结果:(2) TRAN
4、分析: 要求: 分析5个时钟周期的,输出节点为Vout。 步骤:由信号源的f=500Hz,可得其周期为0.002s。依次选择选择菜单栏里的“simulate-Analyses-Transient Analysis”,调出瞬态分析参数设置对话窗口,起始时间设为0s,结束时间设为5*0.002s=0.01s,其他参数保持默认,单击“OK”。然后选择对话框菜单栏的“output”按钮,在左侧的变量中选择“V(out)”,单击“Add”按钮。这样,瞬态分析参数设置完毕。在参数都设置好以后,单击对话框中的“simulate”按钮,开始仿真,仿真结果如下图所示:原理分析: 这是并联谐振电路,谐振频率0=,
5、此时阻抗模最小,故电容的响应幅度在=0最大,远离0,响应幅度减小,所以在=0处出现峰值,对应的频率f=0/2=503.5;实际测量值f=501.4,误差允许范围内,符合理论值。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=1K,电阻R2=5K。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%。
6、3. 分析示波器测量结果: 单击“运行”按钮,电路开始仿真,双击示波器,可以观察到仿真结果,如下:实验结果:原理分析:对于理想运放器,可以等效以下电路图:列出节点方程:(G1+G2)u2-G1u1-G2u3=0由于反相端“虚地” 故u2=0u3=-R2/R1*u1故u0/us=-5对应的示波器channel A示数是channel B示数的-5倍;在误差允许的范围内,实验数据符合这一结论。实验4 二阶电路瞬态仿真实验原理:实验步骤:1. 原理图编辑: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.,并设置初始值为5V,电感L1=1mH,利用multisi
7、m软件使用瞬态分析求出上图中各节点的V(out)节点的时域响应,并能通过数据计算出对应电路谐振频率(零输入响应)2. 参数设置:(1).参数扫描分析参数设置依次选择选择菜单栏里的“simulate-Analyses-Parameter Sweep Analysis”,调出参数扫描分析对话窗口,选择扫描参数的器件类型为“capacitor”,扫描变量类型为“list”,分别将0.001, 0.0005, 0.0001, 1e-005输入选框内。然后选择对话框菜单栏的“output”按钮,在左侧的变量中选择“V(out)”,单击“Add”按钮,这样,参数扫描分析设置完成。(2).瞬态分析参数设置在
8、参数扫描分析对话窗口的“more options”的“analysis to sweep”下拉菜单中选择“transient analysis”,然后单击“edit analysis”,调出瞬态分析扫描对话框,初始条件设为“user-defined”,起始时间设为0,结束时间设为0.01,单击“OK”,参数设置完毕。在电路分析参数都设置好以后,单击参数扫描分析对话框的“simulate”按钮,开始仿真,仿真结果如下:LC电路的零输入响应是按正弦方式变化的等幅振荡,由仿真数据计算得对应的谐振频率如下:电容C/uF100050010010周期6.4 ms4.4 ms2.0 ms664.83us频率
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