2023年电路仿真实验报告.pdf

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1、北京理工大拳Beijing Institute of Technology本科实验报告实验名称：电路仿真课程名称：电路仿真实 验 时间：任课教师：实 验 地八占、实验教师：实验类型：原理验证 综合设计学生姓名：自主创新 7班级:组号：学院：信息与电子学院同 组 搭档：专 业：成绩：信息与电子学院实验1叠加定理的验证1.原理图编辑：分别调出接地符、电阻R I、R2、R 3、R 4,直流电压源、直流电流源，电流表电压表(Group：In d i cato r s,F ami 1 y：VO L TM ETER或AMMETER)注意电流表和电压表的参考方向)，并按上图连接；2.设立电路参数：电阻R1=

2、R 2=R3=R4=1 Q,直流电压源V I为1 2 V,直流电流源I I为10A。3.实验环节:1）、点击运营按钮记录电压表电流表的值U 1和II;2）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设立为0 V,再次点击运营按钮记录电压表电流表的值U 2和12;3）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设立为1 2 V,将直流电流源的电流值设立为0 A,再次点击运营按钮记录电压表电流表的值U3和13;4.根据叠加电路分析原理，每一元件的电流或电压可以当作是每一个独立源单独作用于电路时，在该元件上产生的电流或电压的代数和。所以，正常情况下应有U1=U2+U 3,I1=I2+I3;经实验仿真：当电压

3、源和电流源共同作用时，Ul=-1.6V 11=6.8A.当电压源短路即设为0 V,电流源作用时，U2=-4V I 2=2A当电压源作用，电流源断路即设为0 A时，U3=2.4V I3=4.8A所以有 U l=U 2 +U3=-4+2.4=-L6V I 1 =12+13=2+4.8=6.8 A 验证了原理实验2并联谐振电路仿真2.原理图编辑：分别调出接地符、电阻RI、R 2,电容C1,电感L1,信号源V I,按上图连接并修改按照例如修改电路的网络标号；3.设立电路参数：电阻 R 1=10 Q,电阻 R2=2K Q,电感 L1=2.5mH,电容 C l=40u Fo信号源 VI 设立为 AC=5

4、v,Vof f=0,Fre q e n ce=500H z。4.分析参数设立：A C分析:频率范围1HZ100MHZ,纵坐标为1 0倍频程，扫描点数为1 0,观测输出节点为V o u t响应。TRAN分析：分析5个周期输出节点为V o u t的时域响应。实验结果：规定将实验分析的数据保存（涉及图形和数据），并验证结果是否对的，最后提交实验报告时需要将实验结果附在实验报告后。根据并联谐振电路原理，谐振时节点。u t电压最大且谐振频率为w 0=1/VZc=V10*1000,f 0=w 0/2=503.2 9 Hz 谐振时节点o u t电压理论值由分压公式得u=2023/(2023+1 0)*5=4

5、.9 7 51V.当频率低于谐振频率时，并联电路表现为电感性，所以相位为90当频率等于谐振频率时，并联电路表现为电阻性，所以相位为0 当频率高于谐振频率时，并联电路表现为电容性，所以相位为一90经仿真得谐振频率为5 0 1 .187 2 Hz,谐振时节点电压为4.9748 V.相频特性与理论一致。由信号源的f =50 0 H z，可得其周期为0.002s,为分析5个周期,所以设瞬态分析结束时间为0.0 1s.得如下仿真结果：仿真数据：（从excel导出）X铜 线1:：Y 铜 线1：V(v o u t)V(v o u t)10 .1.0 .1.0.1.0.2 .0 .3.1 6 2 2 770.

6、6 63.0.5.0.6.0.7.0.10 0.1 2.5 8 925 40.1215.8 4 8931920.19.9526231 5 0.2 5.11 8 80.64323 1.622 7 7660.39.8 1 00.717065 0.11872 30.3663.09 5 7 30.44579.43 2 823470.0.8 0 6 854 01 005125.89 2 541 .1 2158.489 3 11.9 2199.5262 3 15 1.7 4164406251.1886432 2.3 2 3219843 1 6.2 27763.6398.1 0 717064.50 1.1

7、8 7 4.97 4 8 42336 75463 0.95734454.794.3 2823473.100 0 2.1 2 58.925 4 11.21584.893192 1.1 99 5.2 61.231 52511.8 8 64 30.23162.277 6 6 0.3 9 81.07 1 70.0 65 0 11.870.23366309.5734450.794 3.2 82 30.1 00000.1 9 9 2 888112 5 89.25 40.1215 8 4 8.9310.9 219952.6 23150.2 5 110.8.864323 1 622.7 7 60.639810

8、.7170 6 0.50 1 1 8.70.2 3366 3 095.7 30.4 4 57 9 432.82347 0.1 0 0 0 00 0.125892.5 4 12 0.158489.3 1 920.199526.23 10.5251 1 88.6 40.32316227.7 66 0.3 98 1 07.1 70.065 0 1187.23360.6 3 0957.34450.7 9 4 3 2 08 .2 3 4 71 0 0 0 0 0 0 0.1 2 5 8 9 2 5.4 Q1 21 5 84 0.0 0 1 2 5 5 2 58 9 3.1 9 21 9 9 0 .0 0

9、 0 9 9 75 2 6 2.3 1 5 0 82 5 1 1 8 86.4 3 23 1 6 2 2 7 7 .6 6 0.398 1 0 7 01.7065 0 0.1 1 8 7 2.3 3 66 3 0 9 5 73.4 4 57 9 4 3 2 82.3 4 71 0 0 0 0 0 0 0 0.1 2 5 8 9 2 5 04.1 21 5 8 4 8 9 3 1.9 2 0.199 5 2 6 2 3,1 9.9 7 0 8 E-0 552 5 1 1 886 7.9 2 0 2 3 E-0 54.3 23 1622776.63 9 8 1 0 717.065011 8 7 2

10、 3.3663 0 95734.457 94 3 2823.4 76.29115E-054.997 2 4 E-053.9 6 9 45E-053.1530 4 E-052.5 04 5 5E-051.98 9 4 4E-05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RI、R 2,虚拟运算放大器O P A M P _ 3 T _VIRTUA（在ANALOG库中的ANALOG_VIRTUAL中，放置时注意同相和方向引脚的方向）；调用虚拟仪器函数发生器F unct i on G e n e rato r与虚拟示波器 Oscilloscop e 02.设立电路参数：电阻R l=1 K

11、。，电阻R2=5K。信号源V I 设立为V。1 tage=1 V。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 1 k h z,电压值均为1。其中方波信号和三角波信号占空比均为50%o3.分析示波器测量结果:实验结果:只记录数据（并考虑B 通道输入波形和信号发生器的设立什么关系）将测量结果保存,并运用电路分析理论计算结果验证。9.995=$-1.999 示波维-xsci9.960-1.992=5由电路分析原理，输出与输入反向,且放大5倍，与仿真结果一致。电路分析过程如下图：；所寒於隹所虏（马-海猛山.一 一 总/-M 。=。-洋4。管.转出与钻入8.R M大 与。左实验4二阶电路

12、瞬态仿真outC1500pFIC=5V上图中其中C 1的电容值分别取10 0 Ou,500u,1 00u,10u,其他参数值如图所示。运用mul t isim软件使用瞬态分析求出上图中各节点的V o u t节点的时域响应，并能通过数据计算出相应电容取不同参数时电路谐振频率（零输入响应）。费4记 祭 仪文 件里)M W C.，电路4 设备参数扫描:75301/5IM65UV(vout I,ccl catacicaicc0.001 V(voutl,ccl capacitanc-0.0005 V(vout),ccl capaciceknce-0.0001 V ivout),cel capacltat

13、x:e-le-C05.2560a1.99HH.59S94.9994-.24145.0281s-805-.2S0l-4.028514.5My4.9968-.24141*9.0274-：.4464k6.J56CW1.729314.598印1.9942-6.2414m26-t.9487n-42.4S026.256O-4.280314.$968M4.9426-6.2414。9.2229-l.l777k文 仲 戊）K18 ）视5 1 9 Gr.ph Tr*c Cursor L（u4 工JI 9 K1,片 x电 图 口 面 阳 卫人 国ae匈 物 包c AA外 力e 越哥XSQ|越爵XSCl I 越爵X5

14、Q I 越熟X5Q|融暮：5 aer$P s M Swetp 7.5301 1电路4设备半数扫描:5.04651 9 7 D ms66耍。-2.4044-4.8881V(vouc|,ccl capacitance=0.001 V(vouc),ccl capac11ancea0.0005 V(vo u t),c c l capacitances0.0001 V(vouc,c c l capacitance*le-005X I 4.4560n 4.4 5 6 3 4.4560m 4.4560my l-1.3361 q.998s 2.2650-757.5819mX2 31.526111 31.S26

15、1U 31.5Z61P 31.526111y2 4.9975 4.99SO 4.9748 4.7505dx-4.4245m-4.4245。-4.4245m-4.4245mUy 6.3336-3.8 87 8 2.7098 5.5081dy/dx-1.4315k 878.6958W-612.4500-1.2 449K由X文件包）箕惨年）视用 电）Gr.ph Tre Curxar L*（iui 工R 9 K“陟/%图g i t!Q.人e a包锄愈他c A野 大R）。忸融 圈-xsa|越 xsa|融 xsa|越 册-xsa|融 xsa|建ai-xsa|越 册-xsa|示成g x s a!示注册-xs

16、a；示波g|-xsa|越 署-xsa|“EI X j Trygw电路4挈 备参数扫描:7.5301 15.0465&文件包）箕惨年）视用 电）Gr.ph Tre Curxar L*（iui 工R 9 K“港 x电 能g i t!Q.,.人ea包锄愈他c A8N R I。忸融 给-xsa|越 x s a I 融 圈-xsa|越8rxsc11 融BLxsa|越ai-xsa|越 册-xsa 1 示波g xsa|越 册-xsa；示波il-xsa,曲 署-xsa|MX|E#MaMK j TrawwPar a meter S w e ep:A C 分析设立:扫描范围1Hz 10 0 MHz,横坐标扫描模式

17、为Dec a d e,纵坐标为线性。每十倍频程扫描点数为1 0 点，同学们自己设立100和 10 0 0点并分析所得结果的异同。3.观测电容的容值发生变化时，记录电路的幅频响应。在实验报告中重点分析响应波形不同的因素。并介绍A C分析和参数分析的特点。4.扫描点数为10点:大修戛，Ml：0 1，“ct LMW!XA K 1 3-x电 曲 口 也 J.人迹&0*，、，。6)P.B35T ：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

18、 _ _ _ _电路2设备参数扫描:Frequefxy(Hz)0 m I S，.3MKO8M40K*10000400000 1000000100000 40(X)0 1000CM4 0MOM IO O O O O Mi coCO O O M400000 1000000tO Q C O O M0000 4 0000 100009，NQ0k 10000(B、2 0t _Vui 1求谐振频率的公式为w 0=l/VZc,f 0=w0/2万，所 以C越小，谐振频率越大。并 联GLC电路通频带BW=G/C,所以C越小,通频带越长。与仿真曲线吻合。AC分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析。它可以计算电

19、路的幅频特性和相频特性，在进行交流频率分析时，一方面分析电路的直流工作点，并在直流工作点处对各个非线性元件做线性化解决，得到线性化的交流小信号等效电路，并用交流小信号等效电路计算电路输出交流信号的变化。参数扫描分析是在用户指定每个参数变化值的情况下,对电路的特性进行分析。当C=4 e-00 7时，谐振频率的理论值为f=503 2 H z.仿真值为5011.9I Ord Trw Cww L.t*M书 ,x 4 ：必日也 Q a a t t f t o A r,-t C O.i-m wf:_ 区x|电路2.设 备 理 扫 描:10000(o-4V-cel capacitanee-1e-005400

20、00 lOBOOle V toud vKa0 O O M40000k 100000Frequency(Hz)oci eapacicance-ie-uuz400 lO O O O d400000 100 OOM400000(1Q00CM3 V IiQ O cetx*eoomioooxt.oooos.o im399.6923AS.0109k?8.19tpv(ouc).ci eapacltonce-e-0041.00007.830S.OilVk3.IO21S.0109kl.X2457.M M Q p KE(t)G*TfM C w w r L C H X*K l,6 x 4 U S|tu Q q q

21、a s 0 A*八 t Q 怆60000电路2设备参数扫描:50000-4000630000-20000-1 0000-00000-&1 0000.10000 4 0000 100000400000 10000004000000 1 0000k100000010000k 100000kFrequencyjHz)l*tt*4 Tr().eel 3005 I CW M(Z当C=4e-0 0 4时,谐振频率的理论值为fl59.1 5H z.仿真值为1 5 8.4 9当扫描100个点时E r r:X T ：U 血：，查&已能收文M S a m ltS S3 T r a c t C w iw U .n

22、4 X A 0)H a l,冷，x电 的 且 也 电 .“.eq 窗。A R.oP t r a w e m S w a c p ；P*a n M S w e e p P，s w S w w p|X电路2,_ 设备参数扫描:600005 0000-Ily/dxO O O O54Om167t105916720980937m1.O8O7.8540M501.16721.9993m1.9993mI.OOOO7.6S4On501.18724.9 7 500.18724.96709.8 8”1.9992a1.00007.6S43a501.18729.739500.1872431.8806a03.79U1.9

23、993aI oooo4 0000 10 000040 0000 I G O 00004000000 1 00IXX4000Dk 10 0000kFrequency(Hz)VJM I.-1 M 4?_ V)OU|.1 MMManMMaiXn _*,Ml 0Mtrw*4an VJiMl a a a a100 0000k400 0000k 1 O O O O M40000M 10 O O O O MKBtMOOMSl”“d V(，).cl cpcitc：4r*O06|F开蛤当扫描1 0 0 0个点时r叠 国 已 能 蚀一.画兰文 M S MS S 3 Tract Cwiw U.n4 XA 0)Hal

24、,*，x电，的 日|些Q.人为。窗 3 3。A R.o Parwt Swwp:P*anM Sw(i|W e t Sweep PB W00000011 0000 4 0000 10000040 0000 I G O 0000oooooo 1 aooo40000k 10 0000kFrequency(Hz)VJMI.-1 M 4?_ V)OU|.1 MMManMMaiXn _*,Ml 0Mtrw*4an VJiMl a a a a100 0000k 400 0000k 1 O O O O M4GOOOM 10 0006MlOOOMOMF开蛤Salxtad Trt V(ot),ccit-00?|Sa

25、lct4 Cvrar 2 JS0EA 皎文*Cl Grg tance7-8 7V(out),ccl cpcitance4e-(X)SV(out,ccl cpcitance-0.0004；L J I J-100M4 0000 10 00004Q 0D00 100 D O O QTOO(WO4 0000 10 000040 0000 100 00004000000 1 0000k4 0000 lOOOOCk400 0000k 1 O O C C M400KlM 10 00CQM1Q O O O O Q MgVVuil 81 1 a(MMar487 匹V)M.z yMnc40X _ VJjUl.1

26、_V(ovil*1 KpMwvOXIM6003050000-10000-00000.61.00007.854OB1.582k 5912k4G0QGG0 1.0000k4 0000k lOOOOCkFrequency(Hz)lOO O G G O k 400 0000k!O C C O M40000M IOOCCCM MOOTOMVfout),ccl cpcitance-4 Cvtr 2*,王l i记 城 仪XffH)*tiiz U S w-b T ry Cwtw UM4 XA X c 6)Swo j PIM M.SWMQ SWMP PKte SweepG.00005 0000-4 0000-3

27、0000-2 0000-设备参数扫描:00000-I 0000 40000 10 0000OOOGO 100D0Q0砌 0000 1 W K tD k4 叩G G k 10 0000k4叩 0000k 1 0003M4 皿 OTM 10 0000M100 0000VFrequency(Hz)V(out),ccl cce3e4e-O95V(ouc|,ccl capc 11ancc0.OOO-I1.00007.6S43nSOJ.SOO#7.284Cn1.00007.8S4Csw.sooet.0000?.8StaW3.SOO4.l tafiMivwvMCKC _W4).c4lc1 up*uarKI

28、00041.00007.85400S 3.3 863.1140V(ouc),cel capac 11&n c e-006400QCk 10 0000kFrequency(Hz)Tfz.I r.i.i r.,vT it li记 求 仪6G O CO5DG00-40000-30000-20000-Xff C D dMl)ASl)OrafA Tre Crw La4 I X(X)Half&J X 4 la 心 Q A e ：S a O A 1 八 t。妗P“nete 5WMP|Pa ra netec Swwp|ixwp O O CO O-A400000 10000004000000 1 0000k4X

29、)DD0k lOOCnOk100 0000k 400 0000k IGOOOM4000CM 10 0000MlO O O O O O M电路2设备参数扫描:-1 OMO10DOD 40000 10 0000Freqjency(Hz)B“1 w c 4 4 r 0Vtau1.c，g AMI e 16i(kM ne44K6,*lOOCOCOlV(out).cci capicance4e-007V(out|,ccl capclianc*4a-O06V|out),cci capACtcanc*l-OOSV(outj,ccl capcltance*0.0004-00则 .10OTO 4 0000 10.

30、0000 400000 1000000 4000000 I.O O O O k 40000k 100000K 1000000k 4000000k 10000M 4QO O O M 10 0000M lO OO DO O MFrequency(Hz)，a rl*9*cr*487(&*xrKC06 g1 wlCOM K0C00*$*X*t4 Trc cl O O M|，!r 2扫描点数越多，曲线越平滑，仿 真 值 越 贴 近 理 论 值。实验3电路过渡过程的仿真分析1.原理图编辑，设立参数：分别调出电阻R、电感L、电容C、接地符和信号源V I,其中，信号源是Sour ce 库 SIGN A L_V

31、 0 L TAGE_SOURCES 组中调用 PULSE_VOETA GE,参数如下：I nit i a 1 Va 1 ue OV,Pu 1 s e d Va 1 ue IV,Del a y T im e 0 s,R i s e Time 0 s,Fall Tim e Os,P ulse Width 60ps,Period120MSO（该电压源用于产生方波信号）2.观测电容上的电压波形（使用瞬态分析，分析时间为5 倍的方波信号周期），并判断的响应属于何种形式（过阻尼/欠阻尼/临界阻尼）？3.通过计算的阻尼电阻，使用参数分析方法设立 三 个 电 阻 值（分别相应过阻尼/欠阻尼/临界阻尼状态），观

32、测出其它三种响应形式（过阻尼/欠阻尼/临界阻尼）。在实验报告中重点分析响应波形不同的因素（根据计算得到的仿真电路的时域特性来解释）。并介绍瞬态分析和参数扫描分析的特点。参数扫描设立如下所示：Parameter Sweep叵工 宣 为 记 录 仪.阿 区文件 0)W i I J)视的Q)Trace Curxar L .工ACE)Kl*话1 X电 曲目肘Q !锄触A 4力口恸P-ynete*Sweep:Paramet”5wwp|P，OTet Swwp I P”w t“5wp P*wet Sweep|P a d”5wp Pbametg Sweep|电路3设备参数扫描:125001 0000750.0

33、000m286口一0Z50.0OT0m0 0000 LZSO.OMOm 00000 2S0 0M0M&m，1 1*1000 B VjouJ.IT 1 2g6208 b VkuL 1，“”XW5000500 0000pTime(s)750 0000111.0000mTr 2 0 2 3时，过阻尼，响应是非振荡的，当 R=2 O2 3时，临界阻尼，响应是非振荡的，当 R 2 02 3 时，欠阻尼，响应为按指数规律衰减的衰减振荡。电阻较大时，损耗也大，在储能的转移过程中，电阻消耗能量较大，当磁场储能再度释放时已不能再供应电场存储，当电阻较小时，电容也许再度充电,形成不断放充电的局面，形成振荡性的响应

34、。T.杳石记染仪二阿冈文 静 戊)EQ)视由 9 0 ph Trw.Curr U t.U I A ()Kl话 x电 曲目肘Q.八饺饯触 A 4外心脸Pjramete*Sweep|Paramet”5wp|P.OTet*S*vp j P.w t“Sweep|Sweep|P*w t”5wp Pbatnetr Sweep|电路3设备参数扫描:1.17401.1176S*l*ct4 Tr*c=IOOO开始 0 Q ,8 3 -V U U.n ns X?-Ltt _CD 二 二 9“文静 QP R 1 8 祝E)Q)Gr.ph Trace Curior L a,.I A C)Kl*话 x电 曲o i t

35、i Q.,八饺饯触c A%八 曲 心脸Pjramete*Sweep|Paramet”5wp|ParOTet”Swwp j P.w t“Sweep|Sweep|P*w t”5wp Pbatnetr Sweep|电路3设备参数扫描:1.174011 117612883113(1 310.1239y 33l.9366p 3537492JJ 375 561911T m e(s),g V|oul|.n 1 atuncw*1000 QV|O41 I1 rmK2000 e Vfoull.1，n“r0SOOOSl*ct4 Tr*V(ent),rrl r*vitAC=IOQO|Slct*d Curiar I1 哂3-ulliilBS?S X T -LHt X1.17841 1146文怦 Q）M 力会。也Pxameter 5wee,P.amet.Sweep|P.yiwMr Sweep|P*set”5wep|P，MWMT Swap|P“aw”，Sweep|P，anMr Sweep PMB Sweep|电路3设备参数扫描:瞬态分析和参数扫描分析的特点：瞬态分析用于分析电路的时域响应，分析的结果是电路中指定变量与时间的函数关系。瞬态分析可以同时显示电路中所有结点的电压波形。参数扫描分析是在用户指定每个参数变化值的情况下，对电路的特性进行分析。