《电路分析基础课程设计指导》.doc

第一章 软件简介随着时代的发展，计算机技术在电子电路设计中发挥越来越大的作用。八十年代后期，出现了一批优秀的电子设计自动化（EDA ：Electronic Design Automation）软件，如PSPICE、EWB等，EDA软件工具代表着电子系统设计的技术潮流。本章介绍加拿大IIT公司（Interactive Image Technologies）最新推出的EDA软件Multisim 7的用户界面和基本操作。1.1 Multisim 7用户界面这一节将系统地介绍Multisim 7用户界面的基本操作和命令。启动Windows“开始”菜单中的Multisim 7，弹出如图11所示的Multisim 7用户界面。图11 Multisim 7用户界面菜单栏标准工具栏仿真开关元件列表元件工具栏虚拟工具栏电路窗口仪表工具栏1.1.1 菜单栏表1-1 Multisim菜单命令菜单命令功能说明EditFlip Horizontal水平翻转所选择的元件Flip Vertical垂直翻转所选择的元件90 Clockwise顺时针旋转所选择的元件90 CounterCW逆时针旋转所选择的元件Properties打开所选择元件的属性对话框ViewToolbars显示或隐藏标准工具栏Show Grid显示栅格,有助于把元件放在正确的位置Show Page Bound显示纸张边界Show Title Block显示标题栏Show Border显示电路的边界Show Ruler Bars显示标尺Zoom In放大电路窗口Zoom Out缩小电路窗口Zoom Area以100的比率来显示电路窗口Zoom Full全屏显示电路窗口Grapher显示或隐藏仿真结果的图表Hierarchy显示或隐藏电路的分层电路图PlaceComponent在电路窗口中放置元件Junction放置一个节点Bus放置创建的总线Bus Vector Connect放置总线矢量连接Subcircuit放置一个子电路Replace by Subcircuit用一个子电路替代所选择的电路Text放置文本Graphics放置折线、长方形、椭圆、圆弧、多变形等图形Title放置一个标题块SimulateRun启动当前电路的仿真Pause暂停当前电路的仿真Instruments在当前电路窗口中放置仪表Default Instrument Settings默认仪器缺省设置Analyses对当前电路进行分析Postprocessor对电路分析进行后处理Simulation Error Log/Audit Trail仿真错误记录/检查追踪Global Component Tolerance设置全局元件的容差Transfer用于将Multisim 7的电路文件或仿真结果输出到其它应用软件ToolsDatabase Management打开元件库管理对话框Symbol Editor符号编辑器Component Wizard元件创建向导Renumber Component元件重新编号Replace Component元件替换ReportsBill of Materials产生当前电路文件的元件清单文件Component Detail Report元件库中元件详细报告Netlist Report产生含有元件连接信息的网表文件Schematic Report产生电路图的统计信息Spare Gates Report产生电路图中未使用门的报告Cross Reference Report当前电路窗口中所有元件的详细参数报告Options用于定制电路的界面和某些功能的设置Help为用户提供在线技术帮助和使用指导1.1.2 标准工具栏标准工具栏如图12所示。图12 标准工具栏该工具栏包含了有关电路窗口基本操作的按钮，从左向右依次是新建、打开、保存、剪切、复制、粘贴、打印、放大、缩小、100%放大、全屏显示、项目栏、电路元件属性视窗、数据库管理、创建元件、仿真启动、图表、分析、后处理、使用元件列表和帮助等按钮。1.1.3 仿真开关仿真开关如图13所示，主要用于仿真过程的控制。图13 仿真开关1.1.4 元件工具栏 Multisim 7把所有的元件分成13类库，再加上放置分层模块、总线、登陆网站共同组成元件工具栏，如图14所示图14 元件工具栏元件工具栏从左向右依次是电源库（Source）、基本元件库（Basic）、二极管库（Diode）、晶体管库（Transistor）、模拟元件库（Analog）、TTL元件库（TTL）、CMOS元件库（CMOS）、数字元件库（Miscellaneous Digital）、混合元件库（Mixed）、指示元件库（Indicator）、其它元件库（Miscellaneous）、射频元件库（RF）、机电类元件库（Electromechanical）、放置分层模块、放置总线、登陆WWW.ElectronicsW和www.EDA网站1.1.5 虚拟工具栏虚拟工具栏由10个按钮组成，如图15所示。点击每个按钮可以打开相应的工具栏，利用工具栏可以放置各种虚拟元件。图15 虚拟工具栏虚拟工具栏的按钮从左向右依次是电源元件工具栏（Power Source Components Bar）、信号源元件工具栏（Signal Source Components Bar）、基本元件工具栏（Basic Components Bar）、二极管元件工具栏（Diodes Components Bar）、晶体管元件工具栏（Transistors Components Bar）、模拟元件工具栏（Analog Components Bar）、其它元件工具栏（Miscellaneous Components Bar）、额定元件工具栏（Rated Components Bar）、3D元件工具栏（3D Components Bar）和测量元件工具栏（Measurement Components Bar）。1.1.6 电路窗口电路窗口（Workspace）是创建、编辑电路图，仿真分析、波形显示的地方。1.1.7 仪表工具栏Multisim 7提供了18种仪表，仪表工具栏通常位于电路窗口的右边，也可以用鼠标将其拖至菜单的下方，呈水平状，如图16所示。图16 仪表工具栏仪表工具栏从左向右依次是数字万用表（Multimeter）、函数信号发生器（Function Generation）、瓦特表（Wattmeter）、示波器（Oscilloscope）、4通道示波器（4 Channel Oscilloscope）、波特图仪（Bode Plotter）、频率计数器（Frequency Counter）、字信号发生器（Word Generator）、逻辑分析仪（Logic Analyzer）、逻辑转换器（Logic Converter）、IV分析仪（IVAnalysis）、失真分析仪（Distortion Analyzer）、频谱分析仪（Spectrum Analyzer）、网络分析仪（Network Analyzer）、安捷伦函数信号发生器（Agilent Function Generation）、安捷伦数字万用表（Agilent Multimeter）、安捷伦示波器（Agilent Oscilloscope）和动态测量探针（Dynamic Measurement Probe）。1.2 电路仿真实例图1-7 电容充放电电路前面介绍了Multisim 7的用户使用界面和主要菜单命令，为了使读者对Multisim 7的使用有一个初步认识，下面以电容充放电电路为例，简要介绍利用Multisim 7来创建电路图和仿真的过程。电容充放电电路如图17所示。该电路是由2个电阻、1个电容、1个12V直流电源和1个关组成。利用Multisim 7软件建立的电子工作平台，可以方便的创建该电路，并分析电路的性能。1.4.1 创建电路图1. 启动软件Multisim 7软件点击Windows“开始”菜单中的Multisim 7，就会打开Multisim 7的用户界面，并在电路窗口中自动建立一个文件名为“Circuit1”的电路文件。2. 放置元件Multisim 7将若干元件模型分门别类存放在元件工具栏中，元件模型是电路仿真的基础。所需的元件可以从元件工具栏（Component Toolbar）或虚拟元件工具栏（Virtual Toolbar）中提取，两者不同的是，从元件工具栏中提取的元件都与具体型号的元件相对应，在元件属性对话框中不能更改元件的参数（制造元件的性能参数，如电阻、电容、电感的大小，三极管的IS、NF、BF、VAF、ISE等参数），只能用另一型号的元件来代替。从虚拟元件工具栏中提取的元件的大多数参数都是该种/类元件的典型值，部分参数可由用户根据需要自行确定，且虚拟元件没有元件封装，故制作印刷电路板时，虚拟元件将不会出现PCB文件中。下面以放置虚拟元件为例来说明放置元件的过程。（1） 放置电阻用鼠标点击Multisim 7用户界面的虚拟元件工具栏中的基本元件工具栏（Show Basic Components Bar）按钮，弹出Basic Component窗口，再点击该窗口右上角的Place Resistor按钮，选中的电阻就会随着鼠标的移动在电路窗口中移动。移到合适的位置后，点击鼠标左键，就可将1Kohm电阻水平放到指定的位置。同理，可将另外1个电阻放到电路窗口适当的位置上。由于这个电阻在电路中应为垂直放置，可将其选中，执行EDIT菜单中的“90 Clockwise”或“90 CounterCW”命令，或直接在该电阻上点击鼠标右键，选择上述命令，将它垂直放置。然后进行对第二个电阻参数的修改。从虚拟元件工具栏中选取的电阻均被默认为1Kohm。在修改电阻参数的时候，可以双击指定电阻元件，弹出的窗口如图18所示。此时，可在Resistance一栏中进行电阻阻值的调整。更改为2Kohm后，按“确定”按钮，可以看到第二个电阻阻值随即变成了2Kohm。图18 调整虚拟电阻元件阻值（2） 放置电容放置电容与放置电阻过程基本相似，只需在弹出的Basic Component窗口中点击Place Virtual Capacitor按钮,就可找到容值为1uF的虚拟电容元件，点击鼠标左键，将之放到电路窗口中合适的地方。双击该电容，可在弹出的窗口中将电容参数改为10uF。右键点击该电容，选择“90 Clockwise”或“90 CounterCW”命令，将它垂直放置。（3） 放置12V直流电源和接地线点击虚拟元件工具栏中的电源元件工具栏（Show Power Source Components Bar）按钮，弹出Power Source窗口。选择放置直流电压源（Place DC Voltage Source）按钮，即可获得12V直流电压源。选择Place Ground按钮，可放置地线。（4） 放置开关图19 放置开关点击Multisim 7用户界面的元件工具栏的Basic元件库按钮，弹出Select a Component对话框，再点击该对话框左侧Family滚动窗口中的SWITCH，Select a Component对话框变成如图19所示的界面。在Component栏中选择SPDT，得到由空格键（Space）控制的双向开关。3连接电路在Multisim 7的电路窗口中连接元件非常简捷方便，通常有以下两种类型：（b）（a）图110 元件与元件的连接（1） 元件与元件的连接。将鼠标指针移动到所要连接元件的引脚上，鼠标指针就会变成中间有黑点的十字架，如图110（a）所示。点击鼠标并移动，就会拖出一条实线，如图110（b）所示，移动到所要连接元件的引脚时，再次点击鼠标，就会将两个元件的引脚连接起来。（2）元件与连线的连接。从元件引脚开始，将鼠标指针移动到所要连接元件的引脚上，点击鼠标并移动，移动到所要连接的连线时，再次点击鼠标，就会将元件与连线连接起来，同时在连线的交叉点上，自动放置一个节点。按此方法连接放置的元件，连接完成后的电路图如图17所示。4编辑元件为了使创建完成的电路符合工程习惯，便于仿真分析，可以对创建完成后的电路图作进一步的编辑。常用的编辑如下所示：（1）调整元件如对某个元件放置的位置不满意，可以调整其位置。具体方法是：首先用鼠标指向所要移动的元件，选中元件，此时元件的4个角上出现4个小方块，如图111所示。然后按住鼠标左键不放，将选中的元件拖至所要移动的位置即可。若选中多个元件，则可将多个元件一起移动。若元件的标注位置不合适，也可用此方法移动元件标注。图111 被选中的元件（2）调整导线如对某条导线放置的位置不满意，可以调整其位置。具体方法是：首先点击所要移动的导线，选中导线，此时导线两端和拐角处出现黑色小方块。若将鼠标放在选中导线中间，鼠标变成一个双向箭头，如图112所示，按住鼠标左键，拖动导线至理想的位置松开鼠标左键即可；若鼠标放在选中导线拐角处的小方块上，按住鼠标左键，就可改变导线拐角的形状。图112 鼠标放在选中导线中间（3）修改元件的参考序号（Reference ID）元件的参考序号是在从元件库中提取时自动产生的，但有时与我们的工程习惯不相符。可以通过双击该元件，在弹出的属性对话框中修改元件的参考序号。例如双击R2，弹出如图113所示的窗口，将Label标签上的Reference ID栏内的R2改为其他序号。（4）保存电路文件编辑完电路图之后，就可以将电路文件存盘。存盘方法与多数Windows应用程序相同，第一次存新创建的电路文件时，弹出另存为对话框，默认文件名为“Circuit1.ms7”，也可更改文件名和存放路径。图113 修改元件序号窗口1.4.2 电路的仿真分析Multisim 7为电路分析提供了强大的工具，一是利用Multisim 7提供的分析，仿真电路的各种性能；二是利用Multisim 7提供的仪表，建立虚拟电子工作平台。下面以图17所示的电容充放电电路为例，说明Multisim 7的仿真过程。利用示波器显示输出波形步骤：（1） 连接示波器。点击仪表工具栏中的Oscilloscope按钮，鼠标指针处就出现一个示波器的图标，移动鼠标到合适的位置，再次点击鼠标，就可将示波器放入指定的位置。示波器的图标上有四个端子，底部水平位置分别是A、B通道信号输入端，右侧垂直方向由上往下分别是接地端和外触发信号输入端。连接后的电路图如图114所示。图114 连接示波器后的电路图（2） 观察波形。点击仿真开关按钮（如图13所示），再反复按下空格键（Space）,使开关反复打开和闭合，对电容进行反复充放电。双击示波器图标，就会在示波器的显示屏上显示输出的电容的充放电波形。若显示波形不理想，可分别调整时间刻度、A/B通道的幅度刻度和垂直偏差，就会显示清晰可辨的波形。调整后的波形如图115所示。图115 示波器显示的波形第二章 元件库与元件 电路是由不同的元件组成，要对电路进行仿真，组成电路的每个元件必须有自己的仿真模型，元件仿真模型的数量将直接影响该仿真软件的仿真范围，元件的仿真模型的精确程度将影响仿真的准确性。Multisim 7仿真软件把有仿真模型的元件组合在一起构成元件库，元件库中每个元件模型都含有建立电路图所需的元件符号、仿真模型、元件封装以及其它电气特性。本章将主要介绍Multisim 7元件库的组成、元件的基本功能和编辑。2.1 Multisim 7的元件Multisim 7教育版的Multisim Master库把元件分门别类的分成13族，如图21所示。分别是：电源库（Source）、基本元件库（Basic）、二极管库（Diode）、晶体管库（Transistor）、模拟元件库（Analog）、TTL元件库（TTL）、CMOS元件库（CMOS）、数字元件库（Miscellaneous Digital）、混合元件库（Mixed）、指示元件库（Indicator）、其它元件库（Miscellaneous）、射频元件库（RF）和机电类元件库（Electromechanical）。图21 元件库安装了Multisim 7仿真软件之后，可以在Multisim 7的电路窗口选中元件然后点击鼠标右键，查阅Help文件，从中可以获取详细的元件仿真参数信息。2.1.1 电源库电源库（Sources）有6个系列（Family），分别是电源（POWER_SOURCES）、电压信号源（SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES）、电流信号源（SIGNAL_CURRENT_SOURCES）、控制功能模块（CONTROL_FUNCTION_BLOCKS）、受控电压源（CONTROLLED_VOLTAGE_SOURCES）和受控电流源(CONTROLLED_CURRENT_SOURCES)等。每一系列又含有许多电源或信号源，考虑到电源库的特殊性，所有电源皆为虚拟组件。在使用过程中要注意以下几点：1. 交流电源所设置电源的大小皆为有效值。2. 直流电压源的取值必须大于零，大小可以从微伏到千伏。且没有内阻，如果它与另一个直流电压源或开关并联使用，就必须给直流电压源串联一个1-mW的电阻。3. 许多数字器件没有明确的数字接地端，但必须接上地才能正常工作。用Multisim 7进行数字电路Real仿真时，电路中的数字元件要接上示意性的数字接地端，且不能与任何器件连接，数字接地端是该电源的参考点。4. 地是一个公共的参考点，电路中所有的电压都是相对于该点的电位差。在一个电路中，一般来说应当有一个且只能有一个地。在Multisim 7中，可以同时调用多个接地端，但他们的电位都是0V。并非所用电路都需接地，但下列情形应考虑接地：（1） 运算放大器、变压器、各种受控源、示波器、波特图仪和函数发生器等必须接地。对于示波器，如果电路中已有接地，示波器的接地端可不接地。（2） 含模拟和数字元件的混合电路必须接地。5. VCC电压源常作为没有明确电源引脚的数字器件的电源,它必须放置在电路图上。VCC电压源还可以用作直流电压源。通过其属性对话框可以改变电源电压的大小，且可以是负值。另外，一个电路只能有一个VCC。6. 对于除法器，若Y端接有信号，X端的输入信号为0，则输出端变为无穷大或一个很大的电压（高达1.69TV）。2.1.2 基本元件库基本元件库有18个系列（Family），分别是基本虚拟器件（BASIC_VIRTUAL）、额定虚拟器件（RATED_ VIRTUAL）、3D虚拟器件(3D_VIRTUAL)、电阻（RESISTOR）、排阻（RESISTOR PACK）、电位器（POTENTIONMETER）、电容（CAPACITOR）、电解电容（CAP_ELECTROLIT）、可变电容（VARIABLE CAPACITO）、电感（INDUCTOR）、可变电感（VARIABLE INDUCTOR）、开关（SWITCH）、变压器（TRANSFORMER）、非线性变压器（NONLINEAR TRANSFORMER ）、Z负载（Z_LOAD）、继电器（RELAY）、连接器（CONNECTOR）和插座（SOCKET）等。每一系列又含有各种具体型号的元件。注意：变压器是电感最常用、最普通的应用。它可以把初级线圈电压V1变换为次级线圈电压V2。它们的关系是V1/V2=n。要得到正确的仿真结果，变压器两边必须接地。如果要仿真现实的器件，应该使用非线性的变压器。2.2 元件的编辑图22 编辑虚拟元件当需要对电路窗口中的元件进行复制、删除、旋转等操作时，可用鼠标左键点击该元件，此时元件的4个角上出现4个小方块（如图111所示），再点击鼠标右键，在图22所示的命令窗中，选取需要的操作。第三章 Multisim 7 虚拟仪器使用说明3.1 概述Multisim 7提供了很多虚拟仪器，可以用它们来测量仿真电路的性能参数，这些仪器的设置、使用和数据读取方法都和在现实中的仪表一样，它们的外观也和我们在实验室所见到的仪器相似。虚拟仪器工具栏如图3-1所示。图3-1 虚拟仪器工具栏 从左向右依次为：n 数字万用表（Multimeter)n 函数信号发生器 (Function Generator)n 瓦特表 (Wattmeter)n 示波器 (Oscilloscope)n 四通道示波器 (4 channel Oscilloscope)n 波特图图示仪 (Bode Plotter)n 频率计数器 (Frequency counter)n 字符信号发生器 (Word Generator)n 逻辑分析仪 (Logic Analyzer)n 逻辑转换器 (Logic converter)n IV曲线分析仪(IV Analyzer)n 失真度分析仪 (Distortion Analyzer)n 频谱分析仪 (Spectrum Analyzer)n 网络分析仪 (Network Analyzer)n Aglient信号发生器 (Aglient Function Generator)n Aglient台式万用表 (Aglient Function Generator)n Aglient 100兆示波器 (Aglient 100M Oscilloscope)n 动态测试笔 (Dynamic measurement probe) 3.2 数字万用表(Multimeter)Multimeter是一种常用且具有多功能的测量仪表。Multisim提供一个5位的数字万用表，除了可以用来测量交直流电流、交直流电压与电阻外，也可以测量分贝值。数字万用表的图标和面板如图3-2所示图3-2 数字万用表的图标和面板1、数字万用表的连接虚拟数字万用表的外观与实际仪器基本相同，其连接方法与现实万用表完全一样。都是通过“+”、“-”两个端子来联接的。 * 注意：(1）数字万用表作电流表用时，应串联在所测支路中。(2）数字万用表作电压表用时，应与所测的两节点并联。2、 面板设置实际电压表的内阻并不是无穷大，电流表的内阻也不是0。在Multisim7 中，可以通过设置虚拟数字万用表的内阻来真实地模拟实际仪表的测量结果。面板设置如图3-3所示。图 3-3 数字万用表应用举例33 函数信号发生器（Function Generator）Function Generator 是个提供指定信号的仪器。Multisim提供一个可输出正弦波、三角波及方波的信号产生器。输出频率1Hz999MHz、振幅1uV999KV，另可调整工作周期、方波占空比及直流准位。函数信号发生器的图标和面板如图(3-4)所示。图 3-4 函数信号发生器的图标和面板1、函数信号发生器的连接函数信号发生器的图标和面板如图（3-4）所示。函数信号发生器有三个接线端。“+”输出产生一个正向的输出信号，公共端（Common）通常接地，“-”输出端产生的反向的输出信号。2、信号发生器的面板设置（1） 功能选择 单击面板上的正弦波、三角波或者方波的条形按钮，就可以选择相应的输出波形。（2）信号参数设置n 频率(Frequency)：设置输出信号的频率，设置范围为1Hz999MHz。n 占空比(Duty Cycle)：设置输出信号的持续时间和间歇期的比值，设置范围为1%99%。（注意：该设置仅对三角波和方波有效）n 振幅(Amplitude)：设置输出信号的幅度，设置范围为：1V999KV。n 偏差(Offset)：设置输出信号中的直流成分的大小，设置范围为-999kV+999kV3、应用举例图 3-5 数字信号发生器应用举例34 瓦特表(Wattmeter)左边输入电压,右边输入电流，测量电路中元器件的功率瓦特表还可以测量功率因数，即通过计算电压与电流相位差的余弦而得到。瓦特表的图标和面板如图3-6所示图3-6 瓦特表的图标和面板1、瓦特表的连接瓦特表的连接如图3-7所示。瓦特表的面板有两组输入端，左侧两个输入端为电压输入端，应与被测电路并联，右侧两个输入端为电流输入端，应与被测电路串联。图3-7 瓦特表应用举例34 双踪示波器(Oscilloscope)Oscilloscope是一种测试电路中信号的重要仪器。 示波器不仅可以显示信号的波形，还可以通过显示的波形来测量信号的周期、频率、幅度以及两个信号的相位差等参数。双踪示波器的图标和面板如图3-8所示。 图 3-8 双踪示波器的图标和面板1、示波器的连接双踪示波器的面板如图3-9所示。双踪示波器有四个连接点。A、B端点分别为两个通道，G为接地端，T是外触发输入端。图3-9 示波器面板虚拟的双踪示波器的连接与实际双踪示波器稍有不同。A、B两个通道只有一根线与被测点相连，测量的是该点与地之间的电压波形；当电路中有接地符号时，双踪示波器的接地端可以不接。显示屏游标测量参数显示区Channel A区Timebase区Channel B区Trigger 区2、双踪示波器的面板设置 图3-10 数字示波器面板设置1)Timebase 区Timebase 区用来设置X轴的时间基准扫描时间n Scale：设置X轴方向每一大格所表示的时间。单击该栏出现一对上下翻转箭头，可根据显示信号频率的高低，通过上、下翻转箭头选择合适的时间刻度。n X Position：表示X轴方向时间基准的起始位置。n Y/T：显示随时间变化的信号波形。n B/A：将A通道的输入信号作为X轴扫描信号。n A/B：与B/A相反。n ADD：显示的波形是A通道的输入信号和B通道的输入信号之和。2)Channel A 区Channel A 区用来设置A通道的输入信号的在Y轴的显示刻度。n Scale：设置Y轴的刻度。n Y Position：表示Y轴方向起始位置。n AC：显示信号的波形含有A通道输入信号的交流成分。n 0：A通道的输入信号被短路。n DC：显示信号的波形含有A通道输入信号的交、直流成分。3)Channel B 区Channel B 区用来设置B通道的输入信号的在Y轴的显示刻度。其设置方法与通道A相同。4)Trigger 区Trigger 区用来设置示波器的触发方式。n Edge：表示将输入信号的上升沿或下降沿作为触发信号。n Level：用于选择触发电平的大小。n Sing：当触发电平高于所设置的触发电平时，示波器就触发一次。n Nor.：只要触发电平高于所设置的触发电平示，示波器就触发一次。n A：用A通道的输入信号作为触发信号。n B：用B通道的输入信号作为触发信号。n Ext：用示波器的外触发端的输入信号作为触发信号。5)游标测量参数显示区 游标测量参数显示区是用来显示两个游标所测得的显示波形的数据。可测量的波形参数有游标所在的时刻、两游标的时间差、通道A、B输入信号在游标处的信号幅度。观察电容的充放电过程3、应用举例图3-11 观察电容的充放电过程第四章 课程设计内容4.1 仿真设计1、用网孔法和节点法求解电路。如图4.1-1所示电路： EMBED Equation.DSMT4 _+_+图4.1-1i(a) 用网孔电流法计算电压u的理论值。(b) 利用multisim进行电路仿真，用虚拟仪表验证计算结果。(c) 用节点电位法计算电流i的理论值。(d) 用虚拟仪表验证计算结果。2、叠加定理和齐次定理的验证如图4.1-2所示电路：21242A3u+4V-+u-图4.1-2（a） 使用叠加定理求解电压u的理论值；（b） 利用multisim进行电路仿真，验证叠加定理。（c） 如果电路中的电压源扩大为原来的3倍，电流源扩大为原来的2倍，使用齐次定理，计算此时的电压u；（d） 利用multisim对（c）进行电路仿真，验证齐次定理。3、替代定理的验证如图4.1-3所示电路：（a）求R上的电压u和电流i的理论值；（b）利用multisim进行电路仿真，分别用相应的电压源u和电流源i替代电阻R，分别测量替代前后支路1的电流i1和支路2的电压u2，验证替代定理。+6V-21R21+u-3- 2V +i+u2-i1图4.1-34、测图4.1-4电路中N1 、N2 的戴维南等效电路的参数，并根据测得参数搭建其等效电路；分别测量等效前后外部电流I，并验证是否一致。2A1A图4.1-45、设计一阶动态电路，验证零输入响应和零状态响应齐次性。如图4.1-5所示电路，t0时的电压u1x(t), u1f(t)理论值，并合理搭建求解时所需仿真电路图。（b） 若Us改为16V，重新计算u1x(t)理论值。并用示波器观察波形。找出此时u1x(t)与（a）中u1x(t)的关系。（c） Us仍为8V，Is改为2A，重新计算u1f(t)理论值。并用示波器观察波形。找出此时u1f(t)与（a）中u1f(t)的关系。（d） 若Us改为24V，Is改为8A，计算u1(t)全响应。_+12S图4.1-56、计算从图4.1-6 a,b端看入的戴维南等效电路理论值，搭建仿真电路，测量验证理论值是否正确。图4.1-67、如4.1-7图所示，R1=R2=1，L1=L2=1H，C1=C2=1F，u(t)=10cos(50t+30)V。试利用该电路验证KCL,KVL定理的相量形式。（要求：合理解释各仪表测量数据之间的关系）。8、如图4.1-8所示一阶动态电路，在t0时开关位于“1”，电路已达到稳态。t=0时开关闭合到“2”。图4.1-8（a） 用三要素法求解t0时，i1的完全响应的理论值。（b） 用实验仿真的方法求出三要素，从而求解i1的完全响应，并用示波器显示相应的波形。9、设计积分电路，要求合理设置元件参数，使输入占空比为50的方波时，稳态输出为三角波，观察电路工作过程。4.2 综合设计设计1：设计二极管整流电路。条件：输入正弦电压，有效值220V，频率50Hz；要求：输出直流电压20V2V。设计2：设计风扇无损调速器。条件：风扇转速与风扇电机的端电压成正比；风扇电机的电感线圈的内阻为200欧姆，线圈的电感系数为500mH。风扇工作电源为市电，即有效值220V，频率50Hz的交流电。要求：无损调速器，将风扇转速由最高至停止分为4档，即0，1，2，3档，其中0档停止，3档最高。设计3：设计1阶RC滤波器。条件：一数字电路的工作时钟为5MHz，工作电压5V。但是该数字电路的+5V电源上存在一个100MHz的高频干扰。要求：设计一个简单的RC电路，将高频干扰滤除。设计4：降低电力传输损耗电路的设计条件：一感性的电力传输线路（包含电路损耗），负载为感性阻抗，传输电压可变。电路等效结构如图4.2-1所示：+_+图4.2-1要求：设计设计两种降低传输损耗的方法。不得改变整个电路的阻抗性质。分别画出电路，给出详细的分析。设计5