电路计算机仿真实验报告

电路计算机仿真分析

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进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。

二、原理与说明

对于电阻电路，可以用直观法（支路电流法、节点电压法、回路电流法）列写电路方程，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，首先在capture环境下编辑电路，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。需要强调的是，PSPICE软件是采用节点电压法“自动”列写节点电压方

程的，因此，在绘制电路图时，一定要有参考节点（即接地点）。此外，一个元件为一条“支

路”（branch）,要注意支路（也就是元件）的参考方向。对于二端元件的参考方向定义为正

端子指向负端子。

三、示例实验

应用PSPICE求解图1-1所示电路个节点电压和各支路电流。

图1-1 直流电路分析电路图

R2

图1-2 仿真结果

四、选做实验

1、实验电路图

（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Us1的电压在0-12V之间变化时，求负载电阻R L中电

流I RL随电压源Us1的变化曲线。

IPRINT

图1-3 选做实验电路图

2、仿真结果

Is2

1Adc

1.000A

Vs3

5Vdc

3.200A R4

3

1.200A

23.20V

Vs4

7Vdc

1.200A 0V

R1

4

2.800A

Is32Adc 2.000A

12Vdc

2.800A

I

IPRINT

3.200A

10.60V 12.00V Is11Adc 1.000A

18.80V 28.80V

15.60V

3.600V

R22

2.800A

RL

1

3.200A

18.80V

Vs2

10Vdc

2.800A Is53Adc

3.000A

I4

2Adc

图1-4 选做实验仿真结果

3、直流扫描分析的输出波形

图1-5 选做实验直流扫描分析的输出波形

4、数据输出

V_Vs1 I(V_PRINT2)

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1-3可以得到IRL与USI的函数关系为：

I RL=1.4+(1.2/12)U S1=1.4+0.1U S1 (公式1-1)

五、思考题与讨论：

1、根据图1-1、1-3及所得仿真结果验证基尔霍夫定律。

答：根据图1-1、1-3及所得仿真结果图1-2、1-4的数据显示可以得出，回路的电压满足KVL方程，各个节点的电流满足KCL方程，验证了基儿霍夫定律。

2、怎样理解式（1-1）表示的电流I RL随U S1变化的函数关系？这个式子中的各项分别表示什么物理意义？

答：式（1-1）I RL=1.4+（1.2/12）U S1=1.4+0.1U S1表示负载电阻R L中的电流I RL与电压源U S1的电压成线性关系。式中1.4表示电压源U S1置零时其他激励在负载电阻R L上产生的电流响应，0.1U S1表示仅保留电压源U S1，其他电源置零（电流源开路，电压源短路）时，负载上产生的电流响应。

3、对图1-3的电路，若想确定节点电压UN1随US1变化的函数关系，如何使用Pspice 软件？操作分几步进行？

答：1）、在节点n1处放置节点电压探针；

2）、进行直流扫描分析：

a、单击PSpice/Edit Simulation Profile,打开分析类型对话框，选择“DC Sweep”。在“Sweep Var. Type”选择“Voltage Source”，在“Sweep Type”选择“Linear”，在“Name”选择“Vs1”，在“Start Value”输入“0”，“End Value”输入“12”，“Increment”输入“0.5”。

b、运行PSPICE的仿真计算程序，进行直流扫描分析，即得节点电压UN1随US1变化的函数关系。

4、对上述电路，若想确定负载电阻R L的电流I RL随负载电阻R L变化（设R L变化范围为0.1Ω-100Ω）的波形，又该如何使用Pspice软件进行仿真分析？

答：应在图1-3负载电阻R L处放置电流探针，将负载电阻的阻值设置为全局变量var，添加PARAM，对其相应参数进行设置。然后单击Pspice/Edit Simulation Profile，选择“Global parameter”，将“Parameter”设为“var”，”Sweep Type”选择“Linear”，“Start”设为”0.1”，“End”设为“100”，”Increment”设为“1”，然后运行仿真，即可得到负载电流随负载电阻变化的曲线。

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Pspice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。