郑州航空工业管理学院
《电子信息系统仿真》课程设计级专业班级
题目一阶动态电路特性分析与仿真
姓名学号
指导教师
二О一一年十二月八日
内容摘要
本次设计通过MATALAB编程可以对一阶动态电路特性进行可视化的观测与分析，构建各种响应的波形图，其中包括RC串联电路及RL并联电路的零输入响应、零状态响应、正态激励响应、及冲击响应等。MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。通过MATALAB绘制波形图能够更加直观的观测到各个响应的动态工作状况。
关键字
MATLAB；测试和仿真；图形处理；一阶动态电路特性
一、M ATLAB软件简介
MATLAB功能丰富，可扩展性强。MA TLAB软件包括基本部分和专业扩展两大部分的功能。基本部分包括：矩阵的运算和各种变换；代数和超越方程的求解；数据处理和傅立叶变换；数值部分等等，可以充分满足大学理工科本科的计算需要。扩展部分称为工具箱。它实际上是用MATLAB的基本语句辩称的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题，或实现某一类的新算法。
MATLAB 具有以下基本功能：
（1）数值计算功能；
（2）符号计算功能；
（3）图形处理及可视化功能；
（3）可视化建模及动态仿真功能。
MATLAB有数百个核心内部函数，数十个形形色色的工具箱。工具箱大致可以分为两大类，——类是学科性工具箱，另一类是功能性工具箱。学科性工具箱大都涵盖了本学科所有的已有的基本概念和基本运算，大都十分专业。如符号数学工具箱，简直就是一个高等数学、工程数学解题器。极限、导数、微分、积分、级数运算与展开、微分方程求解、Laplace变换等应有尽有。还有控制系统、信号处理、模糊逻辑、神经网络、小波分析、统计；优化、金融预测等工具箱，无一不是非常优秀的运算工具。这些工具箱都可以添加自己根据需要编写的函数，用户可以不断更新自己的工具箱，使之更适合于自己的研究和计算
二、 理论分析
2.RC 串联电路及RL 并联电路的零输入响应
动态电路中无外施激励电源，仅由动态元件初始储能所产生的响应，称为动态电路的零输入响应。 2.1 RC 串联电路的零输入响应
在图3.1所示的RC 电路中，开关S 打向2前，电容C 充电，
U u u C R =+。当开关S 打向2后，电压C R u u =，电容储存的能量将通过
电阻以热能的形式释放出来
图2.1 RC 电路的零输入响应
此时可知RC 电路零输入时电路中的电流为t
RC
o e R U i 1
-=；电阻上的
电压为t RC
o C R e
U u u 1
-
==；
源程序：
U0=2;R=2;C=0.5; t=[0:0.05:1.5];
Ic=U0/R*exp(-t/(R*C)); Uc=U0*exp(-t/(R*C)); subplot(1,2,1 );
plot(t,Uc);
xlabel('t')
ylabel('Uc')
subplot(1,2,2 );
plot(t,Ic );
xlabel('t')
ylabel('Ic')
2.2 RL并联电路的零输入响应
在图2.3所示的RL电路中，开关S动作之前，电压和电流已恒
定不变，电感中有电流
)
0(
-
=
=i
R
U
I o
o。在t=0时开关由1打到2，具有
初始电流o I的电感L和电阻R相连接，构成一个闭合回路。
图2.2 RL电路的零输入响应
此时可知RL电路零输入时电路中的电压为
t
L
R
o
e
RI
u-
=；电感上
的电流为
t
L
R
o
R
L
e
I
i
i-
=
=；
源程序：
I0=2;R=2;L=0.5;
t=0:0.05:1.5;
IL=I0*exp(-t*R/L);
UL=I0*R*exp(-t*R/L); subplot(1,2,1 ); plot(t,UL);
xlabel('t');
ylabel('UL');
subplot(1,2,2 );
plot(t,IL);
xlabel('t');
ylabel('IL');
3.RC 串联及RL 并联电路的直流激励的零状态响应
零状态响应就是电路在零初始状态下（动态元件初始储能为零）由外施激励引起的响应。
3.1 RC 串联电路的直流激励的零状态响应
在图3.1所示的RC 串联电路中，开关S 闭合前电路处于零初始状态，即0)0(=-C u 。在t=0时刻，开关S 闭合，电路接入直流电压源
s U 。根据KVL ，有s C R U u u =+。
图3.1 RC 电路零状态响应
此时可知RC电路零状态时电路中的电流为
t
RC
s e
R
U
i
1
-
=
；电阻上的
电压为
t
RC
s
R
e
U
u
1
-
=，电容上的电压为)
1(
1
t
RC
s
C
e
U
u-
-
=；
Us=2;R=2;C=0.5;
t=0:0.05:10;
Ic=Us/R*exp(-t/(R*C));
Uc=Us*(1-exp(-t/(R*C)));
subplot(1,2,1 );
plot(t,Uc);
xlabel('t')
ylabel('Uc')
subplot(1,2,2 );
plot(t,Ic );
xlabel('t')
ylabel('Ic')
3.2 RL并联电路的直流激励的零状态响应
在图3.3所示的RL 电路中，直流电流源的电流为s I ，在开关打开前电感中的电流为零。开关打开后0)0()0(=-=+L L i i ，电路的响应为零状态响应。注意到换路
后s R 与s I 串联的等效电路扔为s I ，则电路的微分方程为
s
L L
I i dt di R L =+，初始条件为0)0(=+L i 。
图3.2 RL 电路的零状态响应
此时可知RL 电路零状态时电路中的电压为t L
R s e RI u -=；电感上的
电流为)1(t L
R
s L e
I i --=，电阻上的电流为t L
R s R e
I i -=；
源程序：
Is=2;R=2;L=0.5; t=0:0.05:1.5;
IL=Is*(1-exp(-t*R/L)); UL=Is*R*exp(-t*R/L) subplot(1,2,1 ); plot(t,UL); xlabel('t') ylabel('UL') subplot(1,2,2 ); plot(t,IL ); xlabel('t')
ylabel('IL')
4．RC 串联及RL 并联电路的直流激励的全响应
当一个非零初始状态的一阶电路受到激励是，电路的响应称为一阶电路的全响应。
4.1 RC 串联电路的直流激励的全响应
在图4.1所示的RC 串联电路为已充电的电容经过电阻接到直流电压源s U 。设电容原有电压0U u C =，开关S 闭合后，根据KVL 有
s c c
U u dt du RC
=+，初始条件为0)0()0(U u u c c =-=+。
图4.1 RC 串联电路的全响应
此时可知RC 电路全响应时电路中的电流为t
RC s e
R
U U i 1
0--=
；电
阻上的电压为t RC
s R e
U U u 10)(--=，电容上的电压为
)1(1
10t RC
s t RC
C e
U e
U u -
---=；
源程序：
U0=2;Us=3;R=2;C=0.5; t=0:0.1:5;
Ic=(Us-U0)/R*exp(-t/(R*C)); Uc=U0*exp(-t/(R*C))+Us*(1-exp(-t/(R*C))); subplot(1,2,1 ); plot(t,Uc); xlabel('t') ylabel('Uc') subplot(1,2,2 ); plot(t,Ic ); xlabel('t') ylabel('Ic')
4.2 RL 并联电路的直流激励的全响应
在图4.2所示的RL 并联电路为已充电的电感与电阻并联接到直流电压源s U 。设电感原有电流0I i L =，开关S 闭合后，)0(+L i 与)0(-L i 不相等，电路的响应为全响应。线1为上图上线，中图和下图下线。
图4.2 RL 并联电路全响应
此时可知RL 电路全响应时电路中的电压为t L
R s e I I R u --=)(0；电感上的电流为t L
R
t L
R
s L e
I e I i --+-=0)1(，电阻上的电流为t L
R t L
R s R e
I e
I i ---=0。
源程序：
I0=2;Is=3;R=2;L=0.5;I1=2.5; t=[0:0.01:1.5];
IL=I0*exp(-t*R/L)+Is*(1-exp(-t*R/L)); UL=(Is-I0)*R*exp(-t*R/L);
subplot(1,2,1 );
plot(t,UL);
xlabel('t')
ylabel('UL')
subplot(1,2,2 );
plot(t,IL );
xlabel('t')
ylabel('IL')
5.RC串联电路及RL并联电路的正弦激励的零状态响应
RC串联电路及RL并联电路的正弦激励的零状态响应与直流激励的零状态响应电路图一致，只是电压源与电流源改成正弦激励的电压源或电流源。
5.1 RC串联电路的正弦激励的零状态响应
外施激励为正弦电压源
()
u
sm
s
t
U
Uψ
ω+
=cos，根据KVL，
s c c U u dt du RC
=+，方程的通解为
()θωτ
++=-t U Ae u m t
c cos ，由非齐次方程的特解和对应的齐次方程的通解两个分量组成。从而
()()
()()
()t RC
u sm
u sm
c e
RC U t RC U t u 1
2
2
cos 1
cos 1
-
-+-
-++=
ψψωψψωω
源程序：
Usm=2;w=pi;R=2;C=0.5;h=atan(w*C*R);z=sqrt((w*R*C)^2+1); t=0:0.01:4; Ic=Ur/R; Ur=1/(R*C)*Usm/z*cos(pi/2-h)*exp(-t/(R*C))-Usm*sin(h)*sin(w*t+pi/2-h); Uc=Usm/z*cos(w*t+pi/2-h)-Usm/z*cos(pi/2-h)*exp(-t/(R*C)); subplot(1,2,1 ); plot(t,Uc); xlabel('t'); ylabel('Uc'); subplot(1,2,2 );
plot(t,Ic); xlabel('t'); ylabel('Ic');
5.2 RL 并联电路的正弦激励的零状态响应
外施激励为正弦电压源()u sm s t I I ψω+=cos ，根据KVL ， 源程序：
Ism=2;w=pi;R=2;L=0.5;h=atan(w*L/R);z=sqrt((w*L)^2+R^2); t=0:0.01:4;
Is=Ism*cos(w*t+pi/2);
IL=Ism*R/z*cos(w*t+pi/2-h)-Ism*R/z*cos(pi/2-h)*exp(-t*R/L); Ir=R*Ism/z*cos(pi/2-h)*exp(-t*R/L)-w*L*Ism/z*sin(w*t+pi/2-h); UL=Ir*R; subplot(1,2,1 ); plot(t,Uc); xlabel('t'); ylabel('UL'); subplot(1,2,2 ); plot(t,Ic); xlabel('t'); ylabel(
'IL');
6.RC 串联电路及RL 并联电路的冲激响应
电路对于单位冲击函数激励的零状态响应称为单位冲激响应。单
位冲激函数也是一种奇异函数，可定义为????
?==?∞
∞-0)(1)(t dt t δδ（当t ≠0）单位
冲激函数又称为δ函数。它在t ≠0处为零，但在t=0处为奇异的。
6.1 RC 串联电路的冲激响应
图6.1为一个在单位冲激电流)(t i δ激励下的RC 电路。根据KVL 有
-≥=+0),(t t R u dt du C
i c
c δ，而0)0(=-c u 。
图6.1 RC 电路的冲激响应
为了求)0(+c u 的值，把上式在0-至0+时间间隔内积分，得
dt
t dt R u dt dt du C
i C C
)(000000???
+-+-+
-
=+δ
上式左方第二个积分仅在C u 为冲激函数时才不为零。
当+≥0t 时，冲激电流源相当于开路，所以当+≥0t 时的电容电压为
RC t
RC
t
C C e C e
u u --=+=1)0(。
源程序：
R=2;C=0.5; t=0:0.01:4;
Uc=1/(R*C)*exp(-t/(R*C)); Ic=-1/(R^2*C)*exp(-t/(R*C)); subplot(1,2,1 ); plot(t,Uc); xlabel('t'); ylabel('Uc');
subplot(1,2,2 ); plot(t,Ic); xlabel('t'); ylabel('Ic');
6.2 RL 并联电路的冲激响应
用相同的分析方法，可求得图6.2所示RL 电路在-≥0t 时单位冲
激电压)(t u δ激励下的零状态响应L i 为)
(1t e L i L
tR
L ε-=。而+≥0t 时的表达式则为L
Rt
L e L i -=1。由于电感电流在t=0时发生了跃变，所以电感电压L u 为)
()(t e L R t u L
Rt u L εδ--=。
图6.2 RL 电路的冲激响应
源程序：
R=2;L=0.5;
t=0:0.01:4;
IL=R/L*exp(-t*R/L);
UL=-R^2/L*exp(-t*R/L); subplot(1,2,1 );
plot(t,UL);
xlabel('t');
ylabel('UL');
subplot(1,2,2 );
plot(t,IL);
xlabel('t');
ylabel('IL');
总结:
通过一周的课程设计，学到了很多有用的知识，也将平时自己模棱两可的知识得到了很好的了解和掌握。平时所学的理论知识只是基础，真正应用软件做设计的时候才能知道自己的局限性。此次设计才发现自己的知识是如此的匮乏，才知道一味停留在老师的教学中自己能做的实在是少之又少。老师只是在较高的层次上为自己的学习指明道路，为数字信号处理的整体概念指出思路。至于具体的某个程序要怎么编写，某个信号要怎么处理，不可能手把手的交给自己。所以就应该学会利用资料，首先就是互联网，然后是图书馆。由于本次课设的时间限制，最合理的资料应该是互联网，快速，方便。搜集到资料以后不能照抄，应该仔细阅读，读懂，然后根据自己的要求改变参数。总之，只有知道怎么自己学习，才能知道怎么自己动手。
还有通过此次的设计，我更加了解了MATLAB这个软件，熟悉了MATLAB它信号与系统及数字信号处理过程中的应用，并能正确地运用它对各种电路响应的分析等。能将之前所学的理论知识和这次的设计及仿真结合起来，掌握了RC电路及RL电路在各种工作状态下的响应，加深了对信号与系统的理解。
参考文献:
【1】Stephen J.Chapman MATLAB编程（第4版）北京：科学出版社，2011
【2】郑君里等.信号与系统[Z]. 北京：高等教育出版社，2000
【3】程佩青. 数字信号处理，北京：清华大学出版社，2007 【4】梁虹. 信号与系统分析及MATLAB实现[Z]. 北京：电子工业出版社，2002
【5】罗建军. MATLAB教程[Z]. 北京：电子工业出版社，2005 指导教师评语：
课程设计成绩：指导教师签名：
年月日
清 华 大 学 实 验 报 告 系别：机械工程系 班号： 机械51班 姓名：邹 诚 （同组姓名： ） 作实验日期2006年10月16日 教师评定： 一、实验目的 （1）、了解分压器电路的调节特性； （2）、掌握测量伏安特性的基本方法、线路特点及伏安法测电阻的误差估算； （3）、学习按回路接线的方法； （4）、初步了解戴维南定理的内容。 二、实验原理 1.分压电路及其调节特性 1. 分压电路的接法（如图所示） 图中B 端电位最低，C 端电位较高，CB 间的分压大小U 随滑动端C 的位置改变而改变，U 值可用电压表来测量。变阻器的这种接法通常称为分压器接法。分压器的安全位置一般是将C 滑至B 端，这时分压为零。 2.分压电路的调节特性 根据欧姆定律得到的分压公式为：E R R RR R R U BC L L BC ) (?+= ,其中各项均对应于上图中的各 项。理想情况下，即当时，R R L >>R ER U BC /=，分压U 与组值成正比，亦即随着滑动端C 从B 滑至A ，分压U 从零到E 线形地增大。当不是比R 大很多时，分压电路输出电压就不再与滑动端的位移成正比了。 BC R L R 2. 电学元件的伏安特性 在某一电学元件两端加上直流电压，在元件内就会有电流通过，通过元件的电流与其端电压之间的关系成为电学元件的伏安特性。一般以电压为横坐标，电流为纵坐标做出元件的电压-电流关系曲线，成为该元件的伏安特性曲线。
电学元件按其伏安特性进行分类： 线形元件：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等电学元件，在通常情况下，通过元件的电流与加在元件两端的电压成正比，即其伏安特性曲线为一通过原点的直线。 非线性元件：半导体二极管、稳压管、热敏电阻等元件，通过元件的电流与加在元件两端的电压不成线形关系变化，其伏安特性为一曲线。 线形元件的伏安特性 某非线性元件的伏安特性 3.实验线路的比较与选择 用伏安法测量电阻R 的伏安特性的线路中，常有两种接法，即图中的电流表内接和电流表外接两种方法。电压表和电流表都是有一定的内阻（分别设为和）。简化处理时可直接用电压表读数U 除以电流表读数I 来得到被测电阻值R ，即V R I R I U R =，但这样会引进一定的系统性误差。可用以下公式进行修正： 电流表内接时，电压表读数比电阻端电压值大： I R I U R ?= 电流表外接时，电流表读数比电阻R 中流过的电流值大： V R U I R 1 1? = 测量电阻伏安特性的电路图 （a ）电流表内接；（b ）电流表外接 估算电压或电流的测量不确定度)(I U ΔΔ公式： A m A K A Δ=≤Δ%
课程专题实验报告 （1） 课程名称：模拟电子技术基础 小组成员：涛，敏 学号：0，0 学院：信息工程学院 班级：电子12-1班 指导教师：房建东 成绩： 2014年5月25日
工业大学信息工程学院课程专题设计任务书（1）课程名称：模拟电子技术专业班级：电子12-1 指导教师（签名）： 学生/学号：涛 0敏0
实验观察R B 、R C 等参数变化对晶体管共射放大电路放大倍数的影响 一、实验目的 1． 学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。 2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及R B 、R C 等参数对放大倍数的影响。 3． 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。 三、实验设备 1、 信号发生器 2、 双踪示波器 SS —7802 3、 交流毫伏表 V76 4、 模拟电路实验箱 TPE —A4 5、 万用表 VC9205 四、实验容 1．测量静态工作点 实验电路如图1所示，它的静态工作点估算方法为： U B ≈ 2 11B B CC B R R U R +? I E ＝E BE B R U U -≈Ic U CE = U CC －I C （R C ＋R E ）
图1 晶体管放大电路实验电路图 实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。 根据实验结果可用：I C ≈I E ＝ E E R U 或I C ＝ C C CC R U U U BE ＝U B －U E U CE ＝U C －U E 计算出放大器的静态工作点。 五．晶体管共射放大电路Multisim仿真 在Multisim中构建单管共射放大电路如图1(a)所示，电路中晶体管采用FMMT5179 （1）测量静态工作点 可在仿真电路中接入虚拟数字万用表，分别设置为直流电流表或直流电压 表，以便测量I BQ 、I CQ 和U CEQ ，如图所示。
一、填空题 1．射极输出器的主要特点是电压放大倍数小于而接近于1，输入电阻高、输出电阻低。 2．三极管的偏置情况为发射结正向偏置，集电结反向偏置时，三极管处于饱和状态。 3．射极输出器可以用作多级放大器的输入级，是因为射极输出器的输入电阻高。 4．射极输出器可以用作多级放大器的输出级，是因为射极输出器的输出电阻低。 5．常用的静态工作点稳定的电路为分压式偏置放大 电路。 6．为使电压放大电路中的三极管能正常工作，必须选择合适的静态工作点。 7．三极管放大电路静态分析就是要计算静态工作点，即计算、、三个值。 8．共集放大电路（射极输出器）的集电极极是输入、输出回路公共端。 : 9．共集放大电路（射极输出器）是因为信号从发射极极输出而得名。（） 10．射极输出器又称为电压跟随器，是因为其电压放大倍数电压放大倍数接近于1 。 11．画放大电路的直流通路时，电路中的电容应断开。
12．画放大电路的交流通路时，电路中的电容应短路。 13．若静态工作点选得过高，容易产生饱和失真。 14．若静态工作点选得过低，容易产生截止失真。 15．放大电路有交流信号时的状态称为动态。 16．当输入信号为零时，放大电路的工作状态称为静态。 17．当输入信号不为零时，放大电路的工作状态称为动态。 18．放大电路的静态分析方法有估算法、图解 法。 （ 19．放大电路的动态分析方法有微变等效电路法、图解法。 20．放大电路输出信号的能量来自直流电源。 二、选择题 1、在图示电路中，已知＝12V，晶体管的＝100，' R＝100k b Ω。当 U＝0V时，测得＝，若要基极电流＝20μA，则为kΩ。 i A A. 465 B. 565 2.在图示电路中，已知＝12V，晶体管的＝100，若测得＝
课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：孙晖成绩：__________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法实验类型：______ _同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、熟悉电路元件的特性曲线 2、学习非线性电阻元件的特性曲线的伏安测量法 3、掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法 4、学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法 5、设计实验方案，用示波器观测电容的特性曲线。 二、实验内容和原理 1、在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上的定义的一条线，其函数关系式称为 元件的伏安特性曲线。电阻元件的伏安特性曲线是在U-I平面上的一条曲线，当曲 线为直线时，对应的元件是线性元件，斜率为电阻值。线性电阻的伏安特性曲线符 合欧姆定律，在U-I平面内是过原点的直线，与电压、电流无关；非线性元件在 U-I内是一条曲线。 2、普通警惕二极管的特点是正反向电阻差别很大，正向压降很小，正向电流随着正向 压降的上升而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏到几十伏时，其反向电 流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，如果反响电压加的 过高，超过管子的极限值，会导致管子击穿损坏。 3、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向 特性则与普通二极管不同。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反 向电压增加到一定数值时(称为管子的稳压值)。电流将突然增加，以后它的端电压 将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。这两种二极管的特性属于单调型，电压与电流之间为单调函数。二极管的特性参数有开启电压U th、导通电压U on，反 向电流I R、反向击穿电压U Br以及最大整流电流I F。 三、主要仪器设备。 1、数字万用表； 2、电工综合实验台； 3、DG07多功能网络实验组件； 4、信号源；
9 RC 一阶电路（动态特性 频率响应） 一个电阻和一个电容串联起来的RC 电路看起来是很简单的电路。实际上其中的现象已经相当复杂，这些现象涉及到的概念和分析方法，是电子电路中随处要用到的，务必仔细领悟。 9.1 零输入响应 1.电容上电压的过渡过程 先从数学上最简单的情形来看RC 电路的特性。在图9.1 中，描述了问题的物理模型。假定RC 电路接在一个电压值为V 的直流电源上很长的时间了，电容上的电压已与电源相等（关于充电的过程在后面讲解），在某时刻t 0突然将电阻左端S 接地，此后电容上的电压会怎么变化呢？应该是进入了图中表示的放电状态。理论分析时，将时刻t 0取作时间的零点。数学上要解一个满足初值条件的微分方程。 看放电的电路图，设电容上的电压为v C ,则电路中电流 dt dv C i C =， 依据KVL 定律，建立电路方程： 0=+dt dv RC v C C 初值条件是 ()V v C =0 像上面电路方程这样右边等于零的微分方程称为齐次方程。 设其解是一个指数函数： ()t C e t v S K = K 和S 是待定常数。 代入齐次方程得 0=KS +K S S t t e RC e 约去相同部分得 0=S +1RC 于是 RC 1-=S 齐次方程通解 ()RC t C e t v -K = 还有一个待定常数K 要由初值条件来定： ()V K Ke v C ===00 最后得到： () t RC t C Ve Ve t v --==
在上式中，引入记号RC =τ，这是一个由电路元件参数决定的参数，称为时间常数。它有什么物理意义呢？ 在时间t = τ 处， ()V V Ve v 0.368=e ==-1-C τττ 时间常数 τ是电容上电压下降到初始值的1/e ＝36.8% 经历的时间。 当t = 4 τ 时，()V v 0183.0=4C τ，已经很小，一般认为电路进入稳态。 数学上描述上述物理过程可用分段描述的方式，如图9.1 中表示的由V 到0的“阶跃波”的输入信号，取开始突变的时间作为时间的0点，可以描述为： ()()0=S ≤t V t v 对 ；()()00=S ≥t t v 对。 [练习.9.1]在仿真平台上打开本专题电路图，按图中提示作出“零输入响应”的波形图。观察电容、电阻上输出波形与输入波形的关系，由图上读出电路的时间常数值，与用电路元件值计算结果比较。 仿真分析本专题电路 得到波形图如图9.2 所示。 在0到1m 这时间内，电压源值为V ，在时刻1m 时电压源值突然变到0。仿真平台在对电路做瞬态分析之前，对电路作了直流分析，因此图中1m 以前一段波形只是表明电路已经接在电压源值为V “很长时间”后的持续状态。上面理论分析只适用于1m 以后的时间过程。时刻1m 是理论分析的时间“零”点。图上看到，电容上的电压随时间在下降，曲线的样子是指数下降曲线的典型模样。由v C 曲线找到电压值为0.368V 的地方，读出它的时刻值(=2m )，即可求到电路的时间常数是1m (1毫秒)。 图中也画出电阻上电压变化曲线。观察，发现在1m 以前，电阻电压为0，在时刻1m ，电阻电压突变到 -V ，然后逐渐升到0。怎样理解这个过程呢？ 2.电阻上电压的过渡过程 虽然专题电路图中取电阻的电压时是由电阻直接落地的电路得到的，但电路元件参数是相同的，该电阻上的电压应和电容落地电路中的电阻是一样的。按照这种想法，看图9.1 ，注意电阻的电压的参考方向应是由S 点向右，即应是v(S 点)-v C ，在电源电压为V 的时间内，电容已被充电到v C =V ，那么v R = v(S 点)-v C =V -V =0。在理论分析时间0处，电压源的电压值突变到0，即v(S 点)=0，但电容上的电压不能突变（回顾电容的特性：电压有连续性）。为了区分突变时刻的前和后的状态，用0- 表示突变前，0+ 表示突变后。 即是说， v C (0+)= v C (0-)=V 那么， v R (0+)= 0-v C (0+)= -V 在随后的时间内，按KVL 定律， 电阻上的电压应为： ()()τt RC t C R Ve Ve t v t v ---=-=-=
动态电路分析仿真实验 一、实验目的 1、掌握 Multisim 编辑动态电路、设置动态元件的初始条件、掌握周期激励的属性及对动态电路仿真的方法。 2、理解一阶 RC 电路在方波激励下逐步实现稳态充放电的过程。 3、理解一阶 RL 电路在正弦激励下，全响应与激励接入角的关系。 二、实验器材 计算机、Multisim 软件 三、实验内容及分析 RC 一阶动态电路仿真实验 1． 一阶RC 电路的充、放电 在 Multisim 10中，搭建RC 充、放电仿真实验电路，如图2.2.1所示。 当动态元件（电容或电感）初始储能为零（即初始状态为零）时，仅由外加激励产生的响应称为零状态响应；如果在换路瞬间动态元件（电容或电感）已储存有能量，那么即使电路中没有外加激励电源，电路中的动态元件（电容或电感）将通过电路放电，在电路中产生响应，即零输入响应。 在 Multisim 10中，单击图2.2.1所示电路中开关J 1的控制键A ，选择RC 电路分别工作在充电（零状态响应）、放电（零输入响应）状态。 （1）RC 充电（零状态响应） J1 C1 1uF
R110kΩV113 V J1Key = Space C1 1uF IC=13V 3120 7020911022易小辉7020911037谢剑萍 （2）RC 放电（零输入响应） 2． 一阶RC 电路的仿真实验。 当一个非零初始状态的一阶电路受到激励时，电路产生的响应称为全响应。对于线性电路，全响应是零输入响应和零状态响应之和。
R1 10kΩ C11uF 7020911022易小辉7020911037谢剑萍 XFG1 XSC1 A B Ext Trig + + _ _ +_ 1 2 R=4.5K C=1UF
模拟电路实验报告 实验题目：成绩：__________ 学生姓名：李发崇学号指导教师：陈志坚 学院名称：专业：年级： 实验时间：实验室： 一．实验目的： 1.熟悉电子器件和模拟电路试验箱； 2.掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影 响； 3.学习测量放大电路Q点、A V、r i、r o的方法，了解公发射极电路特 性； 4.学习放大电路的动态性能。 二、实验仪器 1．示波器 2．信号发生器 3．数字万用表 三、预习要求 1．三极管及单管放大电路工作原理： 2．放大电路的静态和动态测量方法：
四．实验内容和步骤 1．按图连接好电路： (1)用万用表判断试验箱上三极管的好坏，并注意检查电解电容 C1，C2的极性和好坏。 (2)按图连接好电路，将Rp的阻值调到最大位置。（注：接线前先 测量电源+12V，关掉电源后再连接） 2．静态测量与调试 按图接好线，调整Rp，使得Ve=1.8V，计算并填表 心得体会：
3.动态研究 (一)、按图连接好电路 (二)将信号发生器的输入信号调到f=1kHz,幅值为500mVp，接至放大电路A点。观察Vi和V o端的波形，并比较相位。 (三)信号源频率不变，逐渐加大信号源输出幅度，观察V o不失真时的最大值，并填表： 基本结论及心得： Q点至关重要，找到Q点是实验的关键， (四)、保持Vi=5mVp不变，放大器接入负载R L，在改变Rc，R L数值的情况下测量，并将计算结果填入表中：
实验总结和体会： 输出电阻和输出电阻影响放大效果，输入电阻越大，输出电阻越小，放大效果越好。 (1)、输出电阻的阻值会影响放大电路的放大效果，阻值越大，放大的倍数也越大。 (2)、连在三极管集电极的电阻越大，电压的放大倍数越大。 (五)、Vi=5mVp，增大和减小Rp，观察V o波形变化，将结果填入表中： 实验总结和心得体会： 信号失真的时候找到合适Rp是产生输出较好信号关键。 （1）Rp只有在适合的位置，才能很好的放大输入信号，如果Rp阻值太大，会使信号失真，如果Rp阻值太小，则会使输入信号不能被
实验报告 课程名称：_______________________________指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：_______________________________实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.熟悉电路元件的特性曲线； 2.学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法； 3掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4.学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、实验内容和原理 1、电阻元件、电容元件、电感元件的特性曲线 在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性，电阻元件的特性曲线就是在平面上的一条曲线。当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的伏安特性类似。 线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线。该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。非线性电阻的伏安特性在u-i 平面上是一条曲线。 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。正向压降很小正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性则与普通二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。 上述两种二极管的伏安特性均具属于单调型。电压与电流之间是单调函数。二极管的特性参数主要有开启电压U th ，导通电压U on ，反向电流I R ，反向击穿电压V BR 以及最大整流电流I F 。 2、非线性电阻元件特性曲线的逐点伏安测量法 元件的伏安特性可以用直流电压表、电流表测定，称为逐点伏安测量法。伏安法原理简单，测量方便，但由于仪表内阻会影响测量的结果，因此必须注意仪表的合理接法。 采用伏安法测量二极管特性时，限流电阻以及直流稳压源的变化范围与特性曲线的测量范围是有关系的，要根据实验室设备的具体要求来确定。在综合考虑测量效率和获得良好曲线效果的前提下，测量点的选择十分关键，由于二极管的特性曲线在不同的电压的区间具有不同的性状，因此测量时需 要合理采用调电压或调电阻的方式来有效控制测量样点。 三、主要仪器设备 1.数字万用表 2.电工综合实验台 3.DG07多功能网络实验组件 4.信号源 四、操作方法和实验步骤 测定晶体二极管和稳压二极管的伏安特性的电路图如下所示： 专业：________________ 姓名：________________ 学号：________________ 日期：________________ 地点：________________
郑州航空工业管理学院 《电子信息系统仿真》课程设计级专业班级 题目一阶动态电路特性分析与仿真 姓名学号 指导教师 二О一一年十二月八日
内容摘要 本次设计通过MATALAB编程可以对一阶动态电路特性进行可视化的观测与分析，构建各种响应的波形图，其中包括RC串联电路及RL并联电路的零输入响应、零状态响应、正态激励响应、及冲击响应等。MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。通过MATALAB绘制波形图能够更加直观的观测到各个响应的动态工作状况。 关键字 MATLAB；测试和仿真；图形处理；一阶动态电路特性
一、M ATLAB软件简介 MATLAB功能丰富，可扩展性强。MA TLAB软件包括基本部分和专业扩展两大部分的功能。基本部分包括：矩阵的运算和各种变换；代数和超越方程的求解；数据处理和傅立叶变换；数值部分等等，可以充分满足大学理工科本科的计算需要。扩展部分称为工具箱。它实际上是用MATLAB的基本语句辩称的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题，或实现某一类的新算法。 MATLAB 具有以下基本功能： （1）数值计算功能； （2）符号计算功能； （3）图形处理及可视化功能； （3）可视化建模及动态仿真功能。 MATLAB有数百个核心内部函数，数十个形形色色的工具箱。工具箱大致可以分为两大类，——类是学科性工具箱，另一类是功能性工具箱。学科性工具箱大都涵盖了本学科所有的已有的基本概念和基本运算，大都十分专业。如符号数学工具箱，简直就是一个高等数学、工程数学解题器。极限、导数、微分、积分、级数运算与展开、微分方程求解、Laplace变换等应有尽有。还有控制系统、信号处理、模糊逻辑、神经网络、小波分析、统计；优化、金融预测等工具箱，无一不是非常优秀的运算工具。这些工具箱都可以添加自己根据需要编写的函数，用户可以不断更新自己的工具箱，使之更适合于自己的研究和计算
一阶电路动态分析练习题 1、如图7.1所示电路中，已知V u C 6)0(=-，0=t 将开关S 闭合，求0>t 时的)(t i 。 2 、 图3-7所示电路，开关动作前电路已达稳态，t=0时开关S 由1扳向2，求t>=0+时的i L (t)和u L (t)。 3、 图示电路，t=0-时电路已达稳态，t=0时开关S 打开，求t>=0时的电压uc 和电流i 。 3- 17图3-7所示电路，开关动作前电路已达稳态，t=0时开关S 由1扳向2，
求t>=0+时的i L (t)和u L (t)。 3-11 图示电路，t=0-时电路已达稳态，t=0时开关S 打开，求t>=0时的电压uc 和电流i 。 3-10 如图所示电路，t=0时开关闭和，求t>=0时的iL(t)和uL(t)。 2、如图7.2所示电路中，0)0(=-L i ，0=t 时开关S 闭合，求0≥t 时的)(t i L 。
1-10 题11-10图示电路。t<0时电容上无电荷，求开关闭合后的u C 、i R 。 R 2mA 5k Ω 11-11 题11-11图示电路原处于稳态，求t ≥0时的i C 和u L 。 L L + - 9A 13 如图所示电路，t=0时开关闭和，求t>=0时的iL(t)和uL(t)。 3、 电路如图7.3所示，已知u (0)=10V ，求u (t )，t ≥0。
5、 电路如图7.5所示，求i L ( t )（t ≥0）,假定开关闭合前电路已处于稳定状态。 15 图3-17所示电路，开关闭和前电路已达稳态，求开关闭和后的u L 。 17 图3-20所示电路，t=0时开关S1闭和、S2打开，t<0时电路已达稳态，求t>=0+时的电流i(t)。 3-20 图3-20所示电路，t=0时开关S1闭和、S2打开，t<0时电路已达稳态，求t>=0+时的电流i(t)。 图7.5 Ωk 110V - + Ωk 5.0Ωk 5.010mA t=0 1H i L (t)
实验一典型环节的电路模拟与数字仿真实验 一实验目的 通过实验熟悉各种典型环节传递函数及其特性，掌握电路模拟和数字仿真研究方法。 二实验内容 1.设计各种典型环节的模拟电路。 2.编制获得各种典型环节阶跃特性的数字仿真程序。 3.完成各种典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响。 4.运行所编制的程序，完成典型环节阶跃特性的数字仿真研究，并与电路模拟研究的结果作比较。 三实验步骤 1.熟悉实验设备，设计并连接各种典型环节的模拟电路； 2.利用实验设备完成各典型环节模拟电路的阶跃特性测试，并研究参数变化对典型环节阶跃特性的影响； 3.用MATLAB编写计算各典型环节阶跃特性的数字仿真研究，并与电路模拟测试结果作比较。分析实验结果，完成实验报告。 四实验结果 1.积分环节模拟电路、阶跃响应
仿真结果： 2.比例积分环节模拟电路、阶跃响应 仿真结果：
3.比例微分环节模拟电路、阶跃响应 仿真结果： 4.惯性环节模拟电路、阶跃响应
仿真结果： 5.实验结果分析： 积分环节的传递函数为G=1/Ts(T为积分时间常数)，惯性环节的传递函数为G=1/(Ts+1)（T为惯性环节时间常数）。 当时间常数T趋近于无穷小，惯性环节可视为比例环节， 当时间常数T趋近于无穷大，惯性环节可视为积分环节。
实验二典型系统动态性能和稳定性分析的电路模拟与数 字仿真研究 一实验目的 1.学习和掌握动态性能指标的测试方法。 2.研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。 二实验内容 1.观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。 三实验步骤 1.熟悉实验设备，设计并连接由一个积分环节和一个惯性环节组成的二阶闭环系统的模拟电路； 2.利用实验设备观测该二阶系统模拟电路的阶跃特性，并测出其超调量和调节时间； 3.二阶系统模拟电路的参数观测参数对系统的动态性能的影响； 4.分析结果，完成实验报告。 四实验结果 典型二阶系统 仿真结果：1）过阻尼
北航电子电路设计训练模拟部分实验报告
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电子电路设计训练模拟部分实验 实验报告
实验一：共射放大器分析与设计 1.目的： （1）进一步了解Multisim的各项功能，熟练掌握其使用方法，为后续课程打好基础。 （2）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图1所示的单管共射放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，并观察 静态工作点的变化对输出波形的影响。 （3）加深对放大电路工作原理的理解和参数变化对输出波形的影响。 （4）观察失真现象，了解其产生的原因。 图 1 实验一电路图 2.步骤： （1）请对该电路进行直流工作点分析,进而判断管子的工作状态。 （2）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入电阻。 （3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输出电阻。 （4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。 （5）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。 （6）请分别在30Hz、1KHz、100KHz、4MHz和100MHz这5个频点利用示波器测出输入和输出的关系，并仔细观察放大倍数和相位差。 （提示：在上述实验步骤中，建议使用普通的2N2222A三极管，并请注 意信号源幅度和频率的选取，否则将得不到正确的结果。） 3.实验结果及分析： （1）根据直流工作点分析的结果，说明该电路的工作状态。 由simulate->analyses->DC operating point,可测得该电路的静态工作点为：
图9-1 一阶RC 电路 实验三 一阶动态电路暂态过程的研究 [实验目的] （1）研究一阶RC 电路的零输入响应、零状态响应和全响应的变化规律和特点。 （2）研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。测定一阶电路的时间常数t ，了解电路参数对时间常数的影响。 （3）掌握积分电路和微分电路的基本概念。 （4）学习用示波器观察和分析电路的响应。 [实验原理与说明] （1电路，为一阶电路。图9-1所示为一阶RC 电路。首先将开关S 置于1使电路处于零状 态。在t=0时刻由1扳向2，电路对激励U s 的响应为零状态响应，有 RC t s s c e U U t u --=)( 这一暂态过程为电容充电的过程，充电曲线如图12-2（a ）所示。电路的零状态响应与激励成正比。 若开头S 首先置于2使电路处于稳定 状态，在t=0时刻由2扳向1，电路为零输 入响应，有 RC t s c e U t u -=)( 这一暂态过程为电容放电过程，放电曲线如图9-2(b)所示。电路的零输入响应与初始状态成正比。 动态电路的零状态响应与零输入响应之和称为全响应。全响应与激励不存在简单的线性关系。 （a ）充电曲线 (b)放电曲线 图9-2 一阶RC 电路的电容电压的充放电曲线及时间常数 （2）动态电路在换路以后，一般经过一段时间的暂态过程后便达到稳态。由于这一过程不是重复的，所以不易用普通示波器来观察其动态过程。可由方波激励实现一阶RC 电路重复出现的充放电过程。其中方波激励的半周期T/2与时间常数τ(=RC)之比保持在5:1左右的关系，可使电容每次充、放电的暂态过程基本结束，再开始新一次的充、放电暂态过程（图9-3）。其中充电曲线对应图9-1所示电路的零状态响应，放电曲线对应该电路的零输入响应。
学生序号6 ` 实验报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：冶沁成绩：__________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法实验类型：电路实验同组学生：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.熟悉电路元件的特性曲线； 2.学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法； 3掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4.学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、实验容和原理 1、电阻元件、电容元件、电感元件的特性曲线 在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上定义的一条曲线。例如，白炽灯泡在工作时，灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的改变而改变，并且具有一定的惯性；又因为温度的改变与流过 灯泡的电流有关，所以它的伏安特性为一条曲线。电流越大、温度越高，对应的灯丝电阻也越大。一 般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”可相差几倍至十几倍。该曲线的函数关系式称为电阻元件的伏安特性， 电阻元件的特性曲线就是在平面上的一条曲线。当曲线变为直线时，与其相对应的元件即为线性电阻 器，直线的斜率为该电阻器的电阻值。电容和电感的特性曲线分别为库伏特性和韦安特性，与电阻的 伏安特性类似。 线性电阻元件的伏安特性符合欧姆定律，它在u-i 平面上是一条通过原点的直线。该特性曲线各点斜率与元件电压、电流的大小和方向无关，所以线性电阻元件是双向性元件。非线性电阻的伏安特 性在u-i平面上是一条曲线。 普通晶体二极管的特点是正向电阻和反向电阻区别很大。正向压降很小正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为 零。可见，二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿 损坏。稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性则与普 通二极管不同，在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反向电压增加到某一数值时（称 为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再 随外加的反向电压升高而增大。 上述两种二极管的伏安特性均具属于单调型。电压与电流之间是单调函数。二极管的特性参数主要有开启电压V th，导通电压V on，反向电流I R，反向击穿电压V BR以及最大整流电流I F。 2、非线性电阻元件特性曲线的逐点伏安测量法 元件的伏安特性可以用直流电压表、电流表测定，称为逐点伏安测量法。伏安法原理简单，测量方便，但由于仪表阻会影响测量的结果，因此必须注意仪表的合理接法。 采用伏安法测量二极管特性时，限流电阻以及直流稳压源的变化围与特性曲线的测量围是有关系的，要根据实验室设备的具体要求来确定。在综合考虑测量效率和获得良好曲线效果的前提下，测量 点的选择十分关键，由于二极管的特性曲线在不同的电压的区间具有不同的性状，因此测量时需要合
一阶电路的全响应 一阶电路的全响应 一、全响应 全响应 一阶电路在外加激励和动态元件的初始状态共同作用时产生的响应，称为一阶电路的全响应（complete response）。 图5.5-1（a）所示的一阶RC电路，直流电压源Us是外加激励，时开关S处于断开状态，电容的初始电压。时开关闭合，现讨论时电路响应的变化规律。 时，响应的初始值为 时，响应的稳态值为 用叠加定理计算全响应：开关闭合后，电容电压的全响应，等于初始状态U0单独作用时产生的零输入响应 和电压源Us单独作用时产生的零状态响应的代数和，如图5.5-1（b）、（c）所示。 图5.5-1（b）中，零输入响应为 图5.5-1（c）中，零状态响应为
根据叠加定理，图5.5-1（a）电路的全响应为 用表示全响应，表示响应的初始值，表示稳态值。 全响应的变化规律 1、当时，即初始值大于稳态值，则全响应由初始值开始按指数规律逐渐衰减到稳态值，这是动态元件C或L对电路放电。 2、当时，即初始值小于稳态值，则全响应由初始值开始按指数规律逐渐增加到稳态值，这是电路对动态元件C或L充电。 3、当时，即初始值等于稳态值，则全响应。电路换路后无过渡过程，直接进入稳态，动态元件C或L既不对电路放电，也不充电。
二、全响应的三要素计算方法 全响应的三要素 初始值 稳态值 时间常数 例5.5-1 图5.5-2（a）所示电路，已知C=5uF，t<0时开关S处于断开状态，电路处于稳态， t=0时开关S闭合，求时的电容电流。 解：欲求电容电流，只要求出电容电压即可。 1、确定初始状态。 作时刻的电路，如图5.5-2（b）所示，这时电路已处于稳态，电容相当于开路，则。由换路定则得初始状态
电路仿真实验报告 实验一直流电路工作点分析和直流扫描分析 一、实验目的 （1）学习使用Pspice软件，熟悉它的工作流程，即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。 （2）学习使用Pspice进行直流工作点的分析和直流扫描的操作步骤。 二、原理与说明 对于电阻电路，可以用直观法列些电路方程，求解电路中各个电压和电流。Pspice软件是采用节点电压法对电路进行分析的。 使用Pspice软件进行电路的计算机辅助分析时，首先编辑电路，用Pspice的元件符号库绘制电路图并进行编辑。存盘。然后调用分析模块、选择分析类型，就可以“自动”进行电路分析了。 三、实验示例 1、利用Pspice绘制电路图如下 2、仿真 （1）点击Psipce/New Simulation Profile,输入名称； （2）在弹出的窗口中Basic Point是默认选中，必须进行分析的。点击确定。 （3）点击Pspice/Run(快捷键F11)或工具栏相应按钮。 （4）如原理图无错误，则显示Pspice A/D窗口。 （5）在原理图窗口中点击V,I工具栏按钮，图形显示各节点电压和各元件电流值如下。
四、选做实验 1、直流工作点分析，即求各节点电压和各元件电压和电流。 2、直流扫描分析，即当电压源的电压在0-12V之间变化时，求负载电阻R l中电流虽电压源的变化 曲线。 曲线如图： 直流扫描分析的输出波形 3、数据输出为： V_Vs1 I(V_PRINT1)
0.000E+00 1.400E+00 1.000E+00 1.500E+00 2.000E+00 1.600E+00 3.000E+00 1.700E+00 4.000E+00 1.800E+00 5.000E+00 1.900E+00 6.000E+00 2.000E+00 7.000E+00 2.100E+00 8.000E+00 2.200E+00 9.000E+00 2.300E+00 1.000E+01 2.400E+00 1.100E+01 2.500E+00 1.200E+01 2.600E+00 从图中可得到IRL与US1的函数关系为： IRL=1.4+（1.2/12）US1=1.4+0.1US1 五、思考与讨论 1、根据仿真结果验证基尔霍夫定律 根据图1-1，R1节点：2A+2A=4A,R1,R2,R3构成的闭合回路：1*2+1*4-3*2=0，满足基尔霍夫定律。 U呈线性关系，3R I=1.4+(1.2/12) 1S U=1.4+0.11S U，式中1.4A表2、由图1-3可知，负载电流与1S U置零时其它激励在负载支路产生的响应，0.11S U表示仅保留1S U，将其它电源置零（电示将1S 压源短路，电流源开路）时，负载支路的电流响应。 3、若想确定节点电压Un1随Us1变化的函数关系，应如何操作？ 应进行直流扫描，扫描电源Vs1，观察Un1的电压波形随Us1的变化，即可确认其函数关系！ 4、若想确定电流Irl随负载电阻RL的变化的波形，如何进行仿真？ 将RL的阻值设为全局变量var，进行直流扫描，观察电流波形即可。 六、实验心得 1、由实验图形和数据可知实验中的到的曲线满足数据变化规律，得到的函数关系式是正确的。 2、通过仿真软件可以很方便的求解电路中的电流电压及其变化规律。 实验二戴维南定理和诺顿定理的仿真 一、实验目的 （1）进一步熟悉仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。学习Probe窗口的简单设置。 （2）加深对戴维南定理与诺顿定理的理解。 二、原理与说明 戴维南定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻的串联的支路来代替，该电路的电压等于原网络的开路电压，电阻等于原网络的全部独立电压源置零后的输入电阻。诺顿定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电流源与电导的并联的支路来代替，该电路的电流等于原网络的短路电流，电导等于原网络的全部独立电源置零后的输入电导。。
模拟电路仿真实验报告 张斌杰生物医学工程141班学号6103414032 Multisim软件使用 一、实验目的 1、掌握Multisim软件的基本操作和分析方法。 二、实验内容 1、场效应管放大电路设计与仿真 2、仪器放大器设计与仿真 3、逻辑电平信号检测电路设计与仿真 4、三极管Beta值分选电路设计与仿真 5、宽带放大电路设计与仿真 三、Multisim软件介绍 Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 一、实验名称: 仪器放大器设计与仿真 二、实验目的 1、掌握仪器放大器的设计方法 2、理解仪器放大器对共模信号的抑制能力 3、熟悉仪器放大器的调试功能 4、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器，毫伏表信 号发生器等虚拟仪器的使用 三、设计实验电路图：
四、测量实验结果： 差模分别输入信号1mv第二条线与第三条线：第一条线输出为差模放大为399mv。 共模输入2mv的的电压，输出为2mv的电压。 五、实验心得： 应用Multisim首先要准备好器件的pspice模型，这是最重要的，没有这个东西免谈，当然Spice高手除外。下面就可以利用Multisim的元件向导功能制作自己的仿真元件模型了。将刚刚做好的元件保存，你可能注意到了，保存的路径里面没有出现Master Database，即主数据库，这就是Multisim做的较好的其中一方面，你无论是新建元件还是修改主数据库里面的元件，都不会影响主数据库里面的元件，选好路径以后点击Finish即可，一个新元件就被创建了。在应用电子仿真软件 Multisim进行虚拟仿真时，有许多传感器或新器件，只要知道了它们的电特性或在电路中的作用，完全可以灵活采用变通的办法代替进行仿真，本来软件就是进行虚拟实验的，并不一定非要用真实元件不可，这样可以大大地拓宽电子仿真软件 Multisim的应用范围。再说用软件仿真时不存在损坏和烧毁元件、仪器的问题，只要设计好了电路都可以试一试，仿真成功了就可以进行实际电路的组装和调试，不
本科实验报告 课程名称： 《电工电子实习Ⅰ》 姓 名： 陈铖 学 院： 电气工程学院 系 ： 电子信息工程 专 业： 电子信息工程 学 号： 04 指导教师： 熊素铭 2014年 10 月 12 日 实验报告 课程名称：《电路与电子技术实验》指导老师：熊素铭 成绩：________________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法 实验类型：电路实验 同组学生姓名：无 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、 实验目的和要求 1. 熟悉电路元件的特性曲线； 2. 学习非线性电阻元件特性曲线的伏安测量方法； 3. 掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法； 4. 学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法。 二、 实验内容和原理 实验内容： 1. 测定并绘制二极管的伏安特性曲线； 2. 测定并绘制稳压二极管的伏安特性曲线； 3. 基于Multisim 进行相应的仿真实验。 3. 按书P199 图7-3-9中的左图用示波器观测二极管的伏安特性曲线。 4. 同上用示波器观测稳压二极管的伏安特性曲线。 实验原理： 1. 元件的特性曲线 电路元件的电阻会随温度变化而变化，线性元件的特性曲线呈直线，非线性电路元件特性曲线呈曲线。普通二极管的特点是，正向电阻很小，反向很大；稳压二极管的正向电阻与普通二极管一样，反向电阻一开始很大，当电压达到一定值迅速减小，根据这个理论基础，用伏安法测量以上两种二极 专业：电子信息工程 姓名：陈铖 学号：04 日期：2014年10月11日 地点：东3-206-E-7