实践二简单电路原理仿真综合

1、PAGE PAGE 14 韶 关 学 院学 生 实 践 报 告 册实践课程名称：电路原理与仿真实践实践项目名称：简单电路原理仿真综合实践（二）实践类型（打）：（基础、综合、设计）院系： 教育学院 专业班级： 16数字媒体技术 姓名: 丁链文 组员： 金宇航 学号: 16114091019 指导老师 彭浩 韶关学院教务处编制实践报告内容 年 月 日 实践报告内容原则上应包含主要实践步骤、实践数据计算（实践操作）结果、实践结果（疑问）分析等项目。实践内容仿真实践1 实际电压源与实际电流源的等效变换一、实验目的（1）掌握EWB软件的使用。（2）通过实验理解电压源和电流源的概念和各自的外部特性。（3）

2、理解理想电压源与实际电压源的区别及理想电流源与实际电流源的区别。（4）掌握电压源与电流源进行等效变换的条件。二、实验原理（1）理想电压源是指能输出恒定电压的电源。输出电压的大小U与负载的大小无关。输出的电流I可以是0的任意值，完全由外电路的负载决定。（2）理想电流源是指能输出恒定电流的电源。输出电流的大小I与负载的大小无关。输出的电压U可以是0的任意值，完全由外电路的负载决定。（3）理想电压源与理想电流源在实际中并不存在。一个实际电压源可以用理想电压源US与电阻RS串联的电压源表示，也可以用理想电流源IS与电阻RS并联的电流源表示。（4）电压源与电流源都是用来表示一个实际电源的，所以它们之间可

3、以进行等效变换，其等效变换的条件为US=ISRS或IS=US/RS。三、实验内容及步骤（1）在EWB软件中按图2.64连接电压源实验电路，其中电压源的电压为10V，电压源内阻为1K。外电路为1K可调电位器，外电路中接入电流表和电压表。图2.64 电压源实验电路图（2）单击仿真运行开关按钮，并通过键盘按键调节电位器阻值的百分比，使阻值分别为 0，250，500，750，1000，将所测得的电流与电压值记录在实验数据表2.1中。实验数据表2.1可调电阻（）02505007501000外电路电流（mA）10.0008.0006.6675.7155.000外电路电压（V）1.0002.0003.333

4、4.2854.999（3）按图2.65连接电流源实验电路。根据电压源与电流源等效变换的条件，取电流源的电流为10mA，电流源内阻仍为1k。外电路的可调电位器与电流表、电压表的接入方法与图2.64的连接方法相同。图2.65 电流源实验电路图（4）单击仿真运行开关按钮，并通过键盘按键调节电位器阻值的百分比，使阻值分别为 0，250，500，750，1000，将所测得的电流与电压值记录在实验数据表2.2中。实验数据表2.2可调电位器（）02505007501000外电路电流（mA）10.0008.0006.6675.7155.000外电路电压（V）1.0002.0003.3334.2855.000比

5、较实验数据表2.1和表2.2中的电压与电流数据，可以看出符合等效变换条件（US=ISRS）的电压源与电流源对外电路是等效的。思考题利用测量探针来测量图2.64和图2.65中外电路的电压与电流。理想电压源与理想电流源是否能够等效变换？为什么？答：（1）图2.64可调电位器（）02505007501000外电路电（mA）10.08.006.675.715.00外电路电压（V）1.002.003.334.295.00图2.65可调电位器（）02505007501000外电路电（mA）10.08.006.675.715.00外电路电压（V）1.002.003.334.295.00 （2）不能,因为理想

6、电压源与理想电流源串联后理想电压源不起作用,理想电流源阻抗无穷大,理想电压源相当于没有接入；理想电压源与理想电流源并联后理想电流源不起作用,理想电压源阻抗为零,理想电流源的电流不向外电路输送仿真实践2 直流电路节点电压与支路电流分析一、实验目的（1）熟悉EWB软件的使用。（2）学会利用EWB软件中的直流工作点分析法来分析直流电路的节点电压与支路电流。（3）学会利用EWB软件中的测量探针来探测直流电路中的节点电压与支路电流。二、实验原理（1）直流电路的分析方法是通过节点电压法、网孔电流法、支路电流法等列出电路方程，然后通过分析计算获得各节点的电压和各支路电流。（2）在EWB中，有多种方法可测量电

7、路中各节点的电位及各支路的电流的值。如可以利用指示器件库中的电压表和电流表进行测量，也可以用测量仪器中数字万用表进行测量，或者用测量仪器中的测量探针进行探测，还可以直接对电路进行直流工作点分析。本实验中采用直流工作点分析和测量探针两种方法进行。三、实验内容及步骤（1）在EWB软件中建立如图2.66所示具有3个节点的实验电路，并确定接地参考点。待测的两个独立节点电位为V1和V3。（2）利用直流工作点分析进行实验。在菜单中选择Simulate/Analysis/DC Operating Point Analysis命令，弹出直流工作点分析设置窗口，在设置窗口的左边选择电路中所要进行分析的变量（各节

8、点电位或支路电流），通过单击Add按钮将该变量添加到右边的输出窗口中，作为分析结果的输出。本实验中选取了4个节点电位和2个支路电流作为分析结果的输出。（3）在直流工作点分析设置窗口中，单击Simulate（仿真）按钮，即可得到如图2.66右边所示的仿真结果。4个节点的电压及2个支路的电流用列表的方式显示出来。图2.66 直流电路节点电压分析实验利用测量探针进行实验。在测量仪器（instruments）中选取测量探针（measurement probe）接入图2.66电路中的1支路和3支路，如电路中的箭头所示，双击测量探针，弹出探针属性（probe properties）选项面板，单击测量参数（

9、paramenters）按钮，在显示（show）项目栏中将不需显示的选项选为No，只保留电压V和电流I选项为测量参数，单击OK按钮完成测量探针的选项设置。单击仿真开关按钮显示节点1和3的电压值及1支路和3支路的电流值，如图2.66所示。（5）将图2.66电路中的R5的值改变为1k，利用直流工作点分析方法，将所得的有关电压和电流的数据记录在实验数据表2.3中。实验数据表2.3实验项目V1(V)V2(V)V3(V)V4(V)I1(mA)I2(mA)仿真结果12.000006.000007.961545.1923113.46154-4.03846（6）建立如图2.67所示的支路电流测量电路。利用测量

10、探针测量各支路电流。测量探针的参数设置仿照步骤（4）进行，显示结果如图2.67所示。图2.67 直流电路支路电流测量实验（7）将图2.67电路中R3的阻值改为800，观察各支路电流的变化情况，将所得数据填入实验数据表2.4中。实验数据表2.4实验项目IR1(mA)IR2(mA)IR3(mA)计算：I=?(IR1-IR2-IR3=?)计算：U=?(300IR1+800IR3-12=?)计算：U=?(200IR2+6-800IR3=?)实验结果15.76.529.1300.0140（8）用支路电流法列出图2.67电路在R3=800时的支路电流方程，根据所测的各支路电流值对该电路的支路电流方程进行验

11、证计算。将验证计算结果填入实验数据表2.4中。思考题在图2.66中，将支路3的测量探针的方向反过来（向右），则该支路探测点的电压与电流数据的变化情况如何？将图2.67电路的3条支路电流的测量值与计算值比较，情况如何？答：（1）支路探测点的电压并没有改变，而电流数据变成了负数。（2）有一点误差，但是近似相等。仿真实践3 叠加定理的验证实验目的熟悉EWB软件的使用。加深对叠加定理内容的理解加深对叠加定理使用范围的认识。实验原理叠加定理是线性电路的一个重要定理，体现了线性电路的基本性质，为分析和计算复杂电路提供了新的，更加简便的方法。对于含有多个电源的线性电路，任何一条支路中的电流或电压，都可以看成

12、是由各个独立电源单独作用时，在此支路中所产生的电流或者电压的代数和，这就是叠加定理。所谓某一电源单独作用，是指其他电源不用，也即电压输出的电压为0，电流源的输出电流为0，但须保留其内阻。对于理想电压源（内阻为0），输出电压为0即为短路；对于理想电流源（内阻为），输出电流为0即为开路。实验内容及步骤按图2.68（a）在EWB软件中连接具有两个电源同时作用的实验电路。在各支路中接入测量探针，如电路中的箭头所示，双击探针选择其测量参数为电流，单击仿真开关按钮得各支路的电流值，记入实验数据表2.5中。实验数据表2.5电源作用R1支路的电流值（mA）R2支路的电流值（mA）R3支路的电流值（mA）两个电

13、源同时作用时38.2 10.9 27.312V电源单独作用时 54.5 32.7 21.86V电源单独作用时 -16.4 -21.85.45去掉6V电源并将该支路短路，得图2.68（b）所示电路，单击仿真开关按钮得到12V电源单独作用时的各支路电流值，记入实验数据表2.5中。按图2.68（c）所示连接电路，并单击仿真开关按钮得到6V电源单独作用时的各支路电流值，记入实验数据表2.5中。根据实验数据表2.5中的仿真结果，分析叠加原理的正确性。思考题在图2.68的3个电路中，分别用电压表测量3个电阻上的电压，验证其叠加定理的正确性。用直流工作点分析法对图2.68的3个电路进行仿真分析。根据分析结果

14、验证其叠加定理的正确性。答：（1）（2） 仿真实践4 戴维南定理的验证实验目的熟悉EWB软件的使用。熟悉EWB软件的使用。学习测量有源二端网络的开路电压Uo与除源网络的等效电阻Ro的方法。验证戴维南定理的正确性。实验原理戴维南定理的内容：任何一个含有电源的线性二端网络N，对外电路而言，总可以用一个串联电阻的电压源来代替。电压源的电压等于该二端网络N的开路电压Uo，电压源的内阻等于该二端网络除去电源后的除源网络No的等效电阻Ro。在戴维南等效电路中，电压源的电压Us可用电压表直接测量端口之间的开路电压，电压源的内阻Rs可直接用数字万用表测量除源网络No端口之间的电阻，也可以由含源二端网络的开路电

15、压Us与短路电流Is的比值而得（RS=US/IS）。实验内容及步骤在EWB软件中按图2.96（a）连接电路，在含源二端网络的输出端并接电压表，在外电路负载回路中串接电流表，外电路选用1k，可调电位器。为了控制外电路的通断，接入一开关，该开关在基本电路元件库中选取（在place basic 中选switch）,开关的通/断可由按键进行设置。单击仿真开关（simulation switch）按钮，按下A键，调节负载点位器为50%（50），通过空格键（space）接通外电路的控制开关，测得负载中的电流值I和两端的电压值U，将其填入实验 数据表2.6中。实验数据表2.6负载为50%（50）负载两端电压

16、U（V）负载中的电源I（mA）开路电压Uo（V）短路电流Is(mA)计算内阻Rs=Uo/Is（）测量内阻Ro（）含源二端网络实验3.4286.8576.00016.000375375戴维南等效电路3.4286.8576.00016.000375375按空格键打开外电路控制开关，测得含源两端网络的开路电压Uo。按下Shift+A组合键调节负载为0%（0）或者用短路线将负载短路，接通控制开关，测量负载的短路电流Is。根据开路电压与短路电流求出Rs=Uo/Is。由步骤（3）和步骤（5）得到的Uo与Rs建立戴维南等效电压源电路，外接负载仍为1K可调电位器，戴维南等效电路如图2.69（b）所示。重复实验

17、步骤（2），测量负载中的电流I和两端电压U，填入实验数据表2.6中。将步骤（2）含源二端网络实验的测量结果与步骤（7）戴维南等效电路实验测量结果进行比较，并调节负载大小，观察两个电路中的电压与电流的变化是否一致，验证戴维南定理的正确性。利用数字万用表测量无源网络的等效电阻。在图2.69（a）中除去电压表和电流表，得到相应的无源二端网络。该无缘二端网络为1000电阻与300并联后再与300串联。从测量仪器（instruments）中选取数字万用表（multimeter）接入该无源二端网络，双击数字万用表图标以打开其面板，选档。单击仿真开关按钮，即可在数字万用表面板上显示该无源网络的等效电阻值。比

18、较阻值与步骤（5）的Rs计算值是否一致。思考题在戴维南定理中，等效电压源内阻Rs，为什么可用开路电压Uo除以短路电流Is进行计算？在含源二端网络与戴维南等效电路中，当负载从0变化到时，负载中的电流与负载两端的电压的变化情况是否一致？答：(1) 开路电压Uo可以看做是内阻的电压，短路电流Is看做电路中的负载为只有内阻时的电流，所以可以等效用开路电压除以短路电流计算Rs。(2)是。作业的仿真图：T9.电路如图2.45所示，已知电源电动势E1=4V，E2=8V，电源内阻r1=0.1,r2=2，电阻R1=3，R2=2，R3=8。试用支路电流法求各支路中的电流。T10.电路图如图2.46所示，已知：E1=12V，E2=6V，R1=1，R2=2,IS=3A（方向向上），试用支路电流法求各支路电流和各电源的输出功率。T11.电路如图2.47所示，E1=3V， R1=1k，E2=3V，R2=0.5k，R3=2k, I3=3mA，试用支路电流法求I1、I2和E3各为何值？T12.电路如图2.48所示，已知电源电动势E1=18V，E2=9V