电路仿真试验报告

1、实验1叠加定理的验证一、电路图二、实验步骤1 .原理图编辑：分别调出接地符、电阻R1、R2、R3R4,直流电压源、直流电流源,电流表电压表注意电流表和电压表的参考方向,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;根据电路分析原理

2、,解释三者是什么关系并在实验报告中验证原理.三、实验数据:电压电流U/VI/A第一组12V10A6.800-1.600第二组0V10A2.000-4.000第三组12V0A4.8002.400四、实验数据处理：U2+U3=2.000V+4.800V=6.800V=U3I2+I3=-4.000A+2.400A=-1.600A=I1五、实验结论：由电路分析叠加原理知：由线性电路、线性受控源及独立源组成的电路中,每一元件的电流或电压可以看成是每一个独立源单独作用时,在该元件上产生的的电流或电压的代数和.本次实验中,第一组各数据等于第二组与第三组各对应实验数据之和,与叠加原理吻合,验证了叠加原理的正确

3、性,即每一元件的电流或电压可以看成是每一个独立源单独作用时,在该元件上产生的的电流或电压的代数和.实验2并联谐振电路仿真一、电路图:1OQ2.5eHC140"V15vrms500Hz二、实验步骤：1 .原理图编辑：分别调出接地符、电阻R1、R2,电容C1,电感L1,信号源V1,并按上图连接；2 .设置电路参数：将交流分析量值设置为5V,电压源V1设置为5V,频率设为500H4设置电阻R1=10Q,电阻R2=2KD,电感L1=2.5mH电容C1=40uF并如下图对电容上方的线名称改为“out.3 .分析参数设置：(1) AC分析类型设置仿真分析交流分析.参数设置起始频率设为1Hz,停止

4、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“确定.然后选择对话框菜单栏的“输出按钮,在左侧的“所有变量中选择“V(out)(双击).仿真在交流分析参数都设置好以后,单击对话框中的“仿真按钮,开始仿真.记录结果在所得图形上点击右键,将图片复制并粘贴在新建word文档中.之后单击“工具菜单,选择“导出到Excel选项,将实验数据以excel的形式保存.(2)瞬态分析类型设置仿真分析瞬态分析.参数设置由信号源f=500Hz,可得周期为0.002s,五个周期即0.01s.参数设置起始时间设为0s,结束时间设为0.01s,其他参数保持默认,单击“

5、确定.然后选择对话框菜单栏的“输出按钮,在左侧的“所有变量中选择“V(out)仿真在瞬态分析参数都设置好以后,单击对话框中的“仿真按钮,开始仿真.记录结果在所得图形上点击右键,将图片复制并粘贴在新建word文档中.之后单击“工具菜单,选择“导出到Excel选项,将实验数据以excel的形式保存.4 .实验结果：要求将实验分析的数据保存包括图形和数据,并验证结果是否正确,最后提交实验报告时需要将实验结果附在实验报告后.三、仿真结果：按上述步骤进行完毕后,得到仿真结果如下列图所示:1 .交流分析仿真结果：交流小信号分析1474070侧1k#7k40k1001k00kIM日M10M100MFrequ

6、ency(Hz)阳怛L俎口胆-1ooaAAAzX1111I1_1111：1111r-1147如即4W1k北7k40k100k如口kIMAMTOM100MFrequency(Hz)2 .瞬态分析仿真结果:卜四、实验结果分析将电路化作等效向量模型,计算其阻抗得电路谐振条件:L=1/C,其谐振频率为*1.当f=f0本实验中的电路满足谐振条件,并联谐振电路呈电阻性,时,电路为纯电阻电路,其阻抗模最小,电路中电流最大,此时,R2两端电压最大.由仿真结果可知,当f=510.03Hz时,其输出到达最大值,与理论结果相接近,得以验证.由瞬态分析结果计算可知,时域波形的频率为500Hz,幅值约为7.09,与理论

7、值根本吻合.综上所述,结果与理论值相符,正确.实验3含运算放大器的比例器仿真一、电路图:IkQXSC1XFG1U1-4-outR2MA5mOPAMP3TVIRTUAL二、实验步骤1 .原理图编辑：分别调出电阻R1、R2,虚拟运算放大器OPAMP_3T_VIRTUAANALOG库中的ANALOG_VIRTUAL,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FunctionGenerator与虚拟示波器Oscilloscope.2 .设置电路参数：电阻R1=1KD,电阻R2=5心.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

8、压值均为1.其中方波信号和三角波信号占空比均为50%3 .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置什么关系将测量结果保存,并利用电路分析理论计算结果验证.三、仿真结果：根据上述步骤操作完成之后,可在示波器上观察到如下波形:_>)出即扫«!<B假面肾一<四、实验结果分析对与节点2可列节点方程：(GiG2)U2-GiUs-G2U0=0由理想运放特点可知：u2=0(虚断)R2U0=-UsRi由仿真结果可知,输出信号与输入信号反相,且被放大R2/R1=5倍,与理论一致.故测量结果得以验证.实验4二阶电路瞬态仿真一、电路图：nutIC=5

9、VX二、实验步骤1,初步设置C1的电容值分别取1000u、500u、100u、10u,并设置初始值为5V,电感L1=1mH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.分析电路(1)参数扫描分析类型设置仿真一分析一参数扫描.参数设置选择扫描参数的器件类型为“电容,扫描变量类型为“列表,分别将0,001,0.0005,0.0001,1e-005输入“值列表选框内.然后选择“输出,在左侧的“所有变量中选择“V(out)仿真单击参数扫描分析对话框的“仿真按钮,开始仿真.记录结果在所得图形上点击右键,将图片复制并粘贴在新建word文档中

10、.之后单击“工具菜单,选择“导出到Excel选项,将实验数据以excel的形式保存.(2)瞬态分析类型设置参数扫描分更多项选择项待扫描的分析瞬态分析.参数设置单击“编辑分析,初始条件设为“用户自定义,起始时间设为0,结束时间设为0.01,单击“确定.仿真记录结果在所得图形上点击右键,将图片复制并粘贴在新建word文档中.之后单击“工具菜单,选择“导出到Excel选项,将实验数据以excel的形式保存.三、仿真结果:设备参数出推:OOOKiHQ刚gTmeMlp'hTmjI,IEpacunui4eUIXEi亩/uL:jfmrwdHj1IKHd¥Tmj|.s'1->-

11、2-量号四、实验结果分析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/ms6.34.72.00.653频率/Hz158.73212.775001531.093/(rad/s)997.331336.873141.599620.11一、电路图实验5戴维南等效定理的验证Figure1lOMOhmFigure2Figure3:EthDCWMOhmFigure4:2/13.DCWMOhm二、实验步骤1 .原理图编辑：1分别调出接地符、电阻R,直流电压源电流表电压表注意电流表和电压表的参考方向,并按Figure1连接运行,并记

12、录电压表和电流表的值；2如Figure2连接,将电压源从电路中移除,并使用虚拟一下数字万用表测量电路阻抗3如Figure3连接,将电阻RL从电路中移除,并使用电压表测量开路电压；4如Figure4连接,验证戴维南定理；2 .设置电路参数：电阻、电源参数如上述图中所示.3 实验步骤：如原理通编辑步骤,分别测试对应电路的电压、电流和电阻值.4 .实验结果：比拟Figure1和Figure4中电压表和电流表的值的异同,并解释原因.三、实验数据Figure1电压2.713V电流5.772mAFigure2电阻223OhmFigure3开路电压4.000VFigure4电压2.713V电流5.772mA

13、四、实验数据处理：电压U1=2.713V=U4电流I1=5.772mA=I4五、实验结论：由电路分析戴维南定理知：含独立电源的线性电阻单口网络N,就端口特性而言,可以等效为一个电压源和电阻串联的单口网络.电压源的电压等于单口网络在负载开路时的电压uoc;电阻R0是单口网络内全部独立电源为零值时所得单口网络N0的等效电阻.本次实验中,Figure2实验测定了戴维南等效电阻R0的值为223OhmFigure3实验测定了戴维南开路电压uoc的值为4.000V,在Figure4中,原电路已由等效电阻R0和开路电压uoc代替,端口特性完全吻合,电压及电流的数值匹配,验证了戴维南等效电路的正确性.实验6元

14、件模型参数的并联谐振电路一、电路图二、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,并正确连接.2,初步设置设置电阻R1=10Q,电阻R2=2KD,电感L1=2.5mH电容C1=40uF信号源V1设置频率为500Hz,电压峰值设为5V,交流分析量值设为5V3 .分析电路(1)参数扫描分析类型设置仿真分析参数扫描.参数设置选择扫描参数的器件类型为“电容,扫描变量类型为“列表,分别将4e-007,4e-006,4e-005,4e-004输入“值列表选框内.然后选择对话框菜单栏的“输出按钮,在左侧的“所有变量中选择“V(out)仿真记录结果(2)AC分析类型设置参数扫

15、描分析更多项选择项待扫描的分析交流分析.参数设置单击“编辑分析,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“确定.仿真记录结果重复试验之后再依次将交流分析扫描对话框中的“每十倍频程点数分别改为100和1000,分别得到三种情况下的仿真结果.4 .参数扫描分析设置：simulate->ParameterSweep：AC分析设置：扫描范围1Hz100MH耦坐标扫描模式为Decade,纵坐标为线性.每十倍频程扫描点数为10点,同学们自己设置100和1000点并分析所得结果的异同观察电容的容值发生变化时,记录电路的

16、幅频响应.在实验报告中重点分析响应波形不同的原因.并介绍AC分析和参数分析的特点.三、仿真结果:按上述步骤进行完毕后,得到仿真结果如下列图所示:每十倍频程点数为10:涧班时gl«Ap*oiE4rbC«H4«-OD7Frequency(Hz)国?MLcolavMiEanoaM«406国"值叫,o*pa«：Mw«"4c-OO6囹Vfou山eel金叩每十倍频程点数为100:设备参数扫描:60000：-10000：1OOQQ7.00000,0000W0000AOOQQk4Q0000klOO.OOOOk4.叩口曲lODOOO

17、OMFrequency(Hz)IVuk,oola*p«cit«noa«4a-OD7YcmLoo1谑国.口小«1.叩R*w4->005回Mout),001ctp-oitario*.工Vm1oo1即Vfo词,co1-oit-wQ工Frequency(Hz)iVQut,做1dtp«c：4«"4c-O06每十倍频程点数为1000:设备参数扫描:6OOOC：-10000：1OOQQ7.00000,0000W0000AOOQQk4Q0000klOO.OOOOk4口叩口MlODOOOOMFrequency(Hz)旭年酬),Ml力p-

18、Qit«Mi4"007回oo1owMwXNQS国".口小«1o叩&e4->005囹Vfoutj,ooletp4dit«no*"0.C府*时gl«Ap*OiE4rbC<H4«-007Frequency(Hz)国“04oo1owiEanoaM«0lO6国Y(ouU,o«paM：Mw«"4c-OO6囹VfMtjoocl四、实验结果分析1 .影响波形不同的原因谐振条件：电容大小满足L=1/C.L>1/C,电路显电感性,电流滞后于电压；L<1/C,电路显

19、电容性,电压滞后于电流.2 .AC分析是在正弦小信号工作条件下的一种频域分析.在进行交流频率分析时,首先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处理,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.对电路的特参数扫描分析是在用户指定参数数值变化的情况下,性进行分析.实验7电路过渡过程的仿真分析一、电路图1VOVBQusec120usecR1Wv5k.二、实验步骤1 .原理图编辑,设置参数：分别调出电阻R、电感L、电容C、接地符和信号源V1,其中,信号源是Source库SIGNAL_VOLTAGE_SOURC那么用PULSE_VOLTAGE

20、参数如下：InitialValue1V,PulsedValue0V,DelayTime0s,RiseTime0s,FallTime0s,PulseWidth60ws,Period120ps.(该电压源用于产生方波信号)2 .分析电路(1)瞬态分析类型设置仿真分析瞬态分析参数设置起始时间设为0,结束时间设为5*120us=0.0006s(5个周期,其他保持默认.然后选择对话框菜单栏的“输出按钮,在左侧的“所有变量中选择“Vout仿真记录结果2参数扫描分析类型设置仿真一分析一参数扫描参数设置选择扫描参数的器件类型为“电阻,名称为“R1,参数为“阻抗,扫描变量类型为“列表,分别将500,2000,5000输入“值列表选框内.然后选择“更多项选择项一待扫描的分析-瞬态分析-编辑分析,调出瞬态分析扫描对话框,起始时间设为0,结束时间设为0.0006s,其他保持默认,单击“确定.仿真记