电路辅助设计上

1、实验一：功率的测定以及仿真1. 仿真实验目的（1） 验证各电阻的功率和电压源的功率，并且验证整个电路输出功率和吸收功率相等，即整个电路功率守恒；（2） 、学习利用仿真仪表分析检验各电阻功率和对电压表电流表的运用。2. 实验原理及说明A. 本次实验的电路图以及连接方式如图1.1所示：利用环路电流法可列出方程B. 图1.1C电路连接好之后，按照电流表和电压表的示数，根据可以算出电压源的功率，再根据连接在各电阻上的功率表，读出各电阻的功率，根据可以算出电路吸收的功率；根据可以算出电路释放的功率。.若，则说明整个电路吸收与释放的功率相等。3. 仿真实验的步骤与内容按照原理图1.1所示，连接电路，如下图

2、1.2所示读数，如下图1.3所示我们可以得到：U=36.0V,I=9.0A,又由计算出实验一致。;=162+18+108+36=324W由上可得，所以整个电路是功率守恒的图1.2 图1.34. 实验注意事项A. 要注意功率表的连接方法，即电流部分是串联在要测量的元件之中的，电压部分是并联在要测量的元件上的；B. 注意功率表和电流、电压表的正负极，反接的话，会造成示数为正确值的负值；C. 整个电路至少有一点是要接地的。5. 仿真实验报告总结A. 在此次试验中，我采用了电阻的串并联以及串联共同存在的混连电路。通过对B. 功率表的读数我们可以知道，在同一条支路的串联电路中，电阻的功率与电阻的阻值成正

3、比，即阻值越大功率越大。并联在同一条支路上的电阻，每条支路的总功率与此条支路上的总电阻成反比，即总电阻越大，功率就越小。C. 在此次试验中，主要出现的问题就是功率表的连接问题，很多时候功率表的读数与理论测量值不相符合。通过反复检查和改接发现，主要问题出在功率表的串联与并联上，没能够正确的连接与理解电流表串联、电压表并联的含义。实验二：电路的叠加定理以及仿真1. 仿真实验目的A. 知道叠加定理的原理B. 通过仿真观察叠加电路的电压以及电流大小C. 验证叠加定理的正确性2.实验原理与说明 在由几个独立电源作用的线性电路中，任一支路的电压(或电流）等于各独立电源单独作用而其他独立电源为零（即其他独立

4、电压源短路，独立电流源开路）时，在该支路产生的电压（或电流）的代数和。3.仿真实验内容及步骤 此次实验只要测的是图2.1中电流源的电压既Uao的大小。（1）.按照图2.1所示，连接电路，在检查电路连接正确之后，如图2.2所示，开始仿真运行电路，并把所需的电压电流读出来，示数以及结果如图2.3所示。 图2.1图2.2（2).按照叠加原理的方法，把电压源单独作用时候的电路画出来如图2.4所示，然后按照电路原理图连接仿真电路，在检查连接正确的时候，开始运行仿真电路，示数及连接图如图2.5。图2.3图2.4（3）.按照叠加原理的方法，把电流源单独作用时的电路图画出来如图2.6，再按照电路原理图，连接仿

5、真电路，在检查连接正确的时候，开始运行仿真电路，示数及连接图如图2.5。图2.5 由电路的仿真结果可以看出，当电流与电压源共同作用时，Uao=7.2V，当只有电压源作用时，Uao1=6，当只有电压源作用时，Uao2=1.2V。因为Uao=Uao1+Uao2=6+1.2.我们可以看出ao两端电压等于两电源单独作用是电压叠加，既叠加定理得到验证 。 4.仿真实验注意事项A. 叠加定理仅适用于线性电路求电压与电流，不适用于非线性电路；B. 叠加时，要注意电压（或电流）的参考方向，若电压（或电流）各分量的参考方向与原电路电压（或电流）的参考方向一致取正号，相反时取负号；C. 由于功率不是电压与电流的一

6、次函数，故不能直接用叠加定理计算功率；D. 也可将独立源分成几组，按组计算电压（或电流）分量后再叠加；E. 某个（组）独立作用，同时意味着其他独立源不作用，不作用的电压源短路，不作用的电流源开路。受控源应始终保留在各分路中。5. 仿真实验报告总结 通过这个实验，我形象生动的了解到了叠加原理的实质与特点。在此次试验中，主要注意的是电流表与电压表的连接要注意电流流动的方向，否则测出来的值将是正确值的相反数。实验三：含有受控源的电路辅助分析以及仿真1. 仿真实验目的A. 通过这次实验知道受控源作用原理；B. 通过改变输入部分的电压值，观察受控电压源的电压大小。2. 实验原理与说明 受控源是一种电路模

7、型，实际存在的一种器件，如晶体管、运算放大器、变压器等等，它们的特性可用受控源的电路模型来模拟，晶体管的集电极电流受基极电流控制，运算放大器的输出电压受输入电压的控制，类似器件的电路模型中要用到受控源。 受控源的电压、电流受其他支路的电压、电流控制，由于这种电源是在受控状态下工作的，因此称受控源为非独立源。根据受控的是电压源或电流源，受控量是电压还是电流，受控源可分为以下四类：A. 电压控制电压源B. 电压控制电流源C. 电流控制电压源D. 电流控制电流源为与独立电源相区别，用菱形符号表示其电源部分。3. 仿真实验内容与步骤（1） .按照如下图3.1所示，连接仿真电路，如图3.2所示；图3.1

8、图3.2（2） 连接好电路后打开开关，运行电路，可以看到（3） 调节可变电阻即R1的阻值(其中R1最大为10)，第一次为50%（即为5），得到相对应的输入电压以及受控电压源的电压，如图3.3所示；图3.3列出回路电流方程可解出解得（4） 调节可变电阻阻值，第二次为100%（即为10），得到另一组相对应的输入电压以及受控源的电压，如图3.4所示；（5） 有回路电流法可列出方程;图3.4（6） 当电阻为50%（即为5）时，输入电压为-5V输入电流为1.5A，当电阻为100%时（即为10）时，输入电压为-3.33V输入电流为1A，所以我们可以看出，受控电压源的电压大小是与输入电流的大小成正比，受控电

9、流源的电压大小是与输入电流的大小成正比，并切受控电流源为输入电压的10倍受控电流源为输入电压源的0.1倍，经过计算可得这些测量值都与计算值完全吻合，满足此种情况下受控电压源与输入电压之间的关系。4. 仿真实验的注意事项A. 我们要选定一个参量为变量，我们才能更直接的观察受控源与输入电压之间的关系；B. 电路中必须要有一个地方接地；C. 记得最好把受控源受输入电压控制的参量改为非1:1的关系，否则实验现象不够明显5. 仿真实验报告总结 通过这次试验，我形象生动的的观察到了受控源受输入电压之间的受控关系。在此次试验中，出现的问题就是，忘了把电路接地，以及把电阻选择为可变状态也很重要。在列KCL的时

10、候，注意选择的参考方向上的电压源的取值正负，以及减去受另一条电路的电流影响的电阻的取值。实验四、研究RLC串并联谐振电路以及仿真1仿真实验目的（1）认识串并联谐振电路，验证RLC并联谐振条件及其特点。（2）学习使用仿真软件对RLC并联谐振电路模拟。2实验原理与说明RLC并联谐振电路如下图4.1所示其中W=100；因为 图4.1当电路发生谐振时，或。3电路课程设计内容与步骤（1）电路谐振条件验证方法：利用电流表测量电感元件和电容元件的各自的电流值，若二者的电流值相等，则电路发生并联谐振。串联时利用电压表测量电感元件和电容元件的各自的电压测量电感元件和电容元件的各自的电压值，若二者的电压值相等，则

11、电路发生串联谐振。（2）RLC并联谐振电路的特点：A.谐振时，电路为电阻性，导纳最小。 B.谐振时，电阻中的电流达到最大，且与外施电流相等。 C.振时，电感电流和电容电流大小相等，方向相反。 D.此时外施电流Is的电压最大，且与外施电流同向。（3）RLC串联谐振电路的特点：A.谐振时，电路为电阻性，阻抗最小。 B.谐振时，电阻中的电压达到最大，且与外施电压相等。 C.谐振时，电感电流和电容电压大小相等，方向相反。 D.此时外施电压Us的电压最大，且与外施电压同向。（4）按照原理图4.1所示，我们设计一个谐振电路如下图4.2所示。由公式或可以知道，若发生并联谐振，。由于 （5）我通过改变电流源的

12、频率，我们可以观察在不同频率下的各元件的电流值大小以及电流源两边的电压值大小。1 当电流源频率为10.9236Hz时，各表示数如下图4.2 图4.22 当电流源频率为20.9236Hz时，各表示数如下图4.3 3 当电流源频率为15,9236Hz时的各表示数如下图4.4所图4.4 通过上图4.4的结果我们可以看出，在并联谐振时，流经电容与电感的电流大小相等方向相反；在串联谐振时，电容与电感的电压大小相等方向相反；通过图4.3、图4.4与图4.2的对比我们可以看出，只有在谐振的时候，电阻两边的电压最大，并且电压方向与电流源的方向相同，此时，流经电容元件、电感元件、电阻元件的电流也是最大的。4.实

13、验注意事项 （1）注意电压表和电流表是否已经调整为交流模式； （2）注意该电路要进行接地处理；（3）注意电路的电感元件及电容元件的参数，这将直接影响电流源的频率选择。5.电路课程设计总结（1）在这个仿真设计实验中，使用了C=0.001F的电容和100mH的电感，以及R=10的纯电阻，先使它们串联后并联，并在1A（最大值），频率为15.9236Hz的电流源作用下发生并联谐振。并联谐振可由电感和电容的电流值相等可以看出来。在此情况下算出W=100Hz，所以验证了谐振条件。（2）在做这个实验的时候，对的的取值就算了几遍，说明做实验需要细心才行。并且开始时还是没有把电压与电流表改为测量交流的状态，这个

14、值得注意。（3）这个实验花了我好久的时间,电压表示数一直不稳定,后来通过请教同学才知道原来我用的不是交流.这提示我做事不要想当然,不能看到类似的东西就直接用,要灵活变通.（4）此外做实验是由于没弄明白最大值和有效值所以一直认为自己做错了。后来经过向老师请教才明白。这提示我做事要多听多问。实验五、研究对称三相电路的各量之间的关系以及仿真一、仿真实验目的1、 了解对称三相电路的特点。 2、了解Y- 连接的对称三相电路的线电压与相电压大小之间的关系3、探究Y- 连接的对称三相电路中的各相电压之间的相位差。4、推广联想理解其余连接的对称三相电路的特点。二、实验原理与说明由三相电源供电的电路，称为三相电

15、路。三相电源、三相负载、线路阻抗均对称的三相电路称为对称三相电路。对称三相电源就是频率相同、有效值相同、相位彼此相差120的3个正弦电压源，而对称三相负载就是电路的每一相的复阻抗都相等的。其中，三相电路最常见最简单的就是Y-Y连接的对称三相电路。其基本原理图如下图4.1所示其中列出回路电流方程-图4.1三、仿真内容与步骤 A.按照试验原理图，设计仿真图如下图图4.2B.在检查电路连接正确之后，开始运行仿真电路。各示数如下图图4.3所示 -由回路电流法可解出。 图4.3其中，示波器波图以及示数如图4.4和图4.5所示图4.4图4.5通过上述实验步骤后，在各个电压表和电流表上都有相对应的示数。从测

16、每一线电路电表的读数分别是380.952V和380.930V，而理论计算表明。所以Y- 连接的对称三相电路等效为Y-Y电路后可得阻抗为,有实验结果知道在误差允许范围内相电流相等，且。，又可以得知，。然后，通过示波器的图形显示，我们从图4.4可以看出，T1-T2=6.716ms，即A项电源与C项电源的时间差为6.716ms，而由图4.5和对称三相电源的性质我们可以知道，这两个项电源的周期是一样的，并且他们的周期是T2-T1=9.888*2=19.776ms，所以，我们可以算到这两个项电源的相位差为6.716/19.776*360=122.2度。在误差允许范围之内，我们可以计算出并验证了该电路A相

17、电源和C相电源的相位差为120，因此可以推广，Y- 连接的对称三相电路各相电源的相位差为120。此外通过功率表读数我验证测得功率因数COS=0.6,功率为1.452KW满足功率守恒,即只有电阻消耗功率.四、实验注意事项 （1）注意改变三相电源各相的角度。 （2）注意电压表和电流表要用交流表。（3）观察示波器时注意找出一个合适的时间段，使得观察起来更为方便。（4）注意一定要将示波器一端接地。五、仿真实验报告总结 (1) 通过本次实验我更为深刻地理解了三相电路的各种方面的特征，起初使用示波器时总是出来不了波形，后来发现了，是由于我自己本身将示波器的接线接错了，导致了图形的错误。而且在试验之中，由于

18、没有注意到把电流表和电压表选择为交流状态，所以示数一直在变化。在改变电压表和电流表为交流状态之后，示数就正常稳定了。(2)还有就是刚开始做实验时由于没有将三项电路的电压角度设置所以一直运行不了,后来经过我仔细检查改正错误才继续了实验,六运算放大器仿真设计1、电路课程设计目的（1）验证公式；（2）学习使用multisim仿真软件进行电路模拟。2、仿真电路设计原理本次设计的电路如图6-1所示图6-1理论分析与计算：因,对结点a,b列KCL方程为又联立求解得 当000 R3 =1000 1000 R5= 1000 图6-2 图6-3 所以可得Uo=4V所步骤：（1）创建电路，如图2所示，将电压表并接

19、入电路。（2）电压表测量，单击运行按钮后，双击电压表，得到电压值。如图3所示。（3）结果分析：成立。4、电路课程设计注意事项（1） 使用multisim时注意选择适当的仿真仪表；（2） 注意仿真仪表的接线是否正确；（3） 每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源；（4） 需要接地。5、电路课程设计总结对所设计的电路在仿真过程中出现的问题进行以下总结：（1）此次做的实验存在一定的误差，这是因为电压源、电压表都有内阻存在，会对测量产生一定的影响。（2）电路图没有接地，无法操作，进行测量。使电路接地，再进行操作。实验七、研究基尔霍夫电流电压定律以及仿真1、仿真实验目的（1）验证基尔霍

20、夫电流电压定律的正确性。 （2）了解熟悉KCL、KVL在电路中的应用环境和使用方法。 （3）学习使用仿真软件进行电路模拟。2、 实验原理与说明。 KCL定理指出，在集中电路中，任何时刻，对任何节点，所有支路电流的代数和恒等于零即；KVL指出，在集中电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和为零，即。根据KCL和KVL的含义，我们设计验证原理图如下图7.1所示。 图7.1在此次试验中令U1=100V,u2=40V,R1=40,R2=60,R3=30.，其仿真电路图如下图图6.2所示：图7.2 由图6.2可知，若该电路满足基尔霍夫电流定律，即KCL,则：若该电路满足基尔霍夫电压定律，即KV

21、L,则:再由欧姆定律， 。结合式KCL和KVL的式子我们可以解出：U1=48.88,U2=51.11,U3=51.111。3. 仿真实验内容与步骤 在检查仿真电路的连接正确之后，开始运行仿真电路，其运行结果如下图图6.3所示图7.3 通过观察仿真电路的结果，如上图7.3中各电流表电压表的读数，并计算是否满足KCL、KVL，核对与计算结果是否符合。通过与计算结果的对比，发现仿真结果与计算结果完全一致，即满足KCL和KVL定理。4.该课程设计注意事项（1）电路连接时应注意必须接地。（2）设计中应注意选择的电表是否正确，各表接线是否正确。（3）注意电流表和电压表所连接的方向，这样，才能保证计算式不会

22、出现正负相反的情况，影响计算结果。5. 仿真实验总结报告 通过这个仿真电路，是我明确生动的知道了KCL与KVL的特点，即：在电路中，任何时刻，对任何结点，所有支路电流的代数和恒等于零：在电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。 试验中主要出现的问题就是没有考虑好电流表和电压表的连接方向问题，使最初的仿真结果与结算结果合不上。通过反复检查，看出了问题，并得到了改正。报告八 非正弦周期电路分析一实验目的A、 测量非正弦周期性电路中一元件的电压电流功率B、 观察非正弦周期性电路中某元件的电压电流的示波图像C、 熟悉掌握非正弦电流电路电压有效值的计算二、实验原理对非正弦周期性电流电路的计算，常将