RC电路的暂态和稳态特性分析-PSpice仿真试验

1、课程名称：电路实验实验名称：RC电路的暂态和稳态特性分析实验学时：3学时仪器设备：计算机、模块化电路2验装置|实验平台：PSpice仿真软件、硬件/验系统课程目标：研究RC电路在方波激励下，响应的基本规律和特点，掌握测试仪测量时间常数和暂态过程的方法。RC滤波电路的研究，掌握测试仪测量电路的幅频特性和相频特性的方法。一、实验任务1 .检测与作业(1) RC暂态过程中，时间常数的意义是：CA.从t=0经过一个的时间电容电压达到稳态值。B,从t=0经过一个的时间电容电压增加到稳态值的36.8%。C.从t=0经过一个的时间电容电压增加到稳态值的63.2%。(2) PSpice软件为瞬态分析“Time

2、Domain(Transient)提供了专用激励信号波形，其中电压峰峰值为4V、周期为2ms的方波信号电源设置正确的是：Dvi，。V2=4TCiOTH-3TF=:FW=lmPER=A2?Y2=TO-TR-TF*PW二P?P!*"*Js!Au1=-kRF/TCTR昨版巴HnflOf11=-=V1V2BTRTFFN-imPERA.C.(3) PSpice®行动态电路仿真分析时，线性时变电源的上升时间下降时间不可以设为0,否则系统将自动设定一个值，导致波形失真。解决的方法是：AA.设一个足够小值如1nsB.设一个足够大值C.设一个固定值如1s(4)下图的黑色和红色探针测量的电压是

3、：R1两端电压。(5)输出结果显示曲线如下图所示，根据标尺数据显示框的数值或标尺的标示，测试点的仿真结果为电源频率为4786.3Hz时，电阻R1的2接线端电压值957.633mV8l1I二：二口(6)仿真电路的瞬态特性分析输出结果中，扫描变量是N1、N3两点电压输出结果波形中节点N1的参数为：周期2.0ms,电压峰峰值4.0V-4.0V0V0s1.0ms2.0ms3.0ms4.0ms5.0ms6.0ms口V(N3)V(N1)Time4.0V(7)填空：仿真实验中若使C0.01/为可调变量，应将C改为全局变量c参数。(8)通过硬件实验视频学习资料4-1的学习，说明电路实验室测量RC暂态电路时间常

4、数的方法。连接好电路，在示波器观察到输出电压随时间变化的曲线后，测量电压从0上升至电源电压值的63.2%所需要的时间。2 .RC电路暂态过程的研究实验室硬件电路如图1所示。其中，输入信号”为方波，其峰峰值为6V,频率为1000Hz。试用仿真分析方法完成如下实验任务：图1(1)绘制仿真电路图，设计并调整电路参数，使其R5000,电容设置为Global参数，调节范围为C0.002F1旷，观测Us(t)、Uc(t)和ic(t)的波形，记录仿真结果，分析说明不同时间常数对uc(t)波形的影响。若使电路输出Uc(t)波形为三角波(或接近三角波)、其峰峰值为3V左右，电容值应为多少？记录此时的仿真波形。分

5、析说明该电路可以实现怎样的波形变换。(2)当C0.01F时，测量Uc(t)的时间常数，启动标尺功能，记录仿真结果，并在图中标示。3 .RC串联电路的频率特性的研究实验电路图如图1所示，电阻R5000，电容C0.01旷，信号发生器的输出电压调整为正弦波，有效值为6V,用仿真分析的方法完成以下任务：(1)在50Hz至100kHz频率范围内，测量电容电压的幅频特性曲线。(2)求解电容电压为4.24F时，对应的频率，此频率为匚并分析输出曲线的特点，滤波器的类型。测量电容电压的相频特性曲线，记录相位的变化范围。、实验要求:?绘制仿真电路图，并将结果截图保存。(未设置参数)F4RA打C0.01U中hW-哥

6、WVI<9产ZTR=mTF«inPW=0en-PEft=1m其峰峰值为6V,有效值约为1.0605V。?记录分析类型设置的各个参数，将结果截图保存，并对SweepType中的设置进行说明。VinibltV色帆总wireeHim*Curre?fitTOurce晒中HbK.6tatiadpaTametec峥0gll“m学V«irtListRC电路暂态过程的研究:rimsOnwinTr为。制mGpbniwijene<alSH&ttjngsMcmDtGMoWrtECaseoPiirwwbTc£tw»epTtfflpHKliajiNliSwMp

7、iMeBiaiPortLoadBia&PontS*sCheckPeiriiRetailSinuidiiori说明：要求画出各个节点电压和电流随时间变化的波形，故扫描方式为TimeDomain,在参数中选择c作为参数变化，电容值从0.002uF变化到1uF,为了能够在曲线中大致看出电压变化趋势随时间常数的变化，同时为使图像清晰，步长设为0.1uFoRC串联电路的频率特性的研究：QtntralAndysisCtfiKgiriiilMiFiletOpMnsDitacoin&rtxMiFns帆司M0W所叫福TymAC3懦的p-N雕制Otang金GeneralSelQngsMonbeCa

8、riaVittrElCaseParamelncSw日和Temperatureseec-stvtEiaiPomrLs>frdBi*泉FocnlAC9wvmTypf*ScanFBgqwsfKygLogairthmicEmdFnqutrKY1Mh04&adtTotalR&mls1WBPAn*y$esEnableOuIpufeVoltagel/VSwrceimKvircmpuiopuonitFKk4|i修/bifl,105MlnWmjtionfarncwilbwiRr，汨ntoo，l*dcurreien4semconckctorstOPs交流参数分析：起始频率为50Hz;终止为1

9、00kHz共扫描10000个点。?仿真结果记录：选择曲线形式记录，并对仿真结果进行分析。RC电路暂态过程的研究：Us(t)的波形：02ms,下同。ZK1R不同时间常数对Uc(t)的影响：C越小，时间常数越小，uc(t)的波形就越接近于方波。时间常数越大，充放电过程越不充分，充电使电压达到峰值的时间或放电使电压归零所需时间越长，当时间常数大于0.1ms时，充放电不完全，此时时间常数越大，充放电过程电压变化越小。使电路输出ujt)波形为三角波(或接近三角波)、其峰峰值为3V左右，电容值应为103nF此时波形为:该电路可以实现将方波转换为近似三角波的功能。当C0.01旷时，测量Uc(t)的时间常数：

10、由图可知，时间常数约为53.002SoRC串联电路的频率特性的研究：在50Hz至100kHz频率范围内，测量电容电压的幅频特性曲线:电容电压为4.24F时，对应的频率为3.2kHz：TraceColorTraceNameY1Y1-Y2Y1(CurstXValues3.2000K73,28331267K-Y1(Cur3CURSOR1t2&99B4-17S-7COJOG输出曲线的特点：随着频率的增大，电压幅值逐渐减小。滤波器的类型：一阶低通滤波器。电容电压的相频特性曲线：Trx黔ColorTraceNameY1XVsliiefr5。000CURSOR1.2FWKC1)金制等MeITraceColorTraceMameXVaJu号竽部阴EKCURSOR1,2