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动态电路分析仿真实验

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1 / 5 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J1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） R1

10k?

V1 13 V J1

Key = Space

C1 1uF 3 1 2

0

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2 / 5 R110kΩV113 V J1Key = SpaceC11uFIC=13V31207020911022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。 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。

3 / 5 R110kΩC11uF7020911022易小辉7020911037谢剑萍XFG1XSC1ABExt Trig++__+_102

R=4.5K C=1UF 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。

4 / 5

C=5uf R=20k

实验结论：通过实验，发现电容电压波形受 R,C 元件参数及时间常数的影响。其中时间常数对波形的影响从图上看：1.电容冲放电过程由近似的直线变成明显的与电压成非线形关系。 2.随着时间常数的增大，电容一次充电和放电的时间间隔明显增大。

2.5.1 RLC串联谐振电路仿真实验

（1）测量电路谐振时的I0、VR、VL、VC、Q。

打开仿真开关，用连接在电路中的双踪示波器分别测量激励电压源VS和电阻R两端的电压，如图2.5.1（a）中所示在谐振的情况下，用示波器分别测量电感L和电容C两端的电压值；将测量的电感L（或电容C）两端的电压值除以电阻R两端的电压值，换算出电路的Q值；用串接在电路中的电流表测量电路中流过的电流I0，并将测量数据填入表2.5.1中。

RLC串联谐振实验电路数据（1）

f0 /Hz VR /V VL /V VC /V Q I0 / mA

理论计算值 1590 10 100 100 10 1.0

仿真测量值 1585 10 99.975 100.003 10

1.0

（2）测量电路的谐振频率、幅频特性和相频特性

R110ΩC11uFXSC1ABExt Trig++__+_L110mHV110 Vrms

1590 Hz

0° U2AC 1e-009W1.000A+-XBP1INOUTU1AC 10MW9.997V+-312407020911022易小辉7020911037谢剑萍 真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。

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实验结论：（1）在谐振情况下，电流与电压同相位，电路呈现电阻性；

（2）电感的端电压UL与电容的端电压UC大小相等，相位相反，相互补偿，外加电压与电阻上的电压相平衡，即UR=UI ;

（3）电感或电容的端电压可能大大超过外加电压，产生过电压。电容或电感的端电压与外电压之比为:

Q=UL/U=XLI/RI=XL/R=WOL/R,式中Q值越大，曲线越尖锐；

（4）电路的品质因数Q值越大，电路的谐振的质越高，带宽越窄，幅频特性曲线越尖锐，相频特性曲线越陡峭，对信号的选择性越好。

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基于MATLAB的电路模型仿真应用

基于MATLAB的电路模型仿真应用

基于MATLAB的电路模型仿真应用实验指导书

一、实验目的

1、掌握采用M文件及SIMULINK对电路进行仿真的方法。

2、熟悉POWERSYSTEM BLOCKSET 模块集的调用、设置方法。

3．进一步熟悉M脚本文件编写的方法和技巧。

二、实验原理

1、通过M文件实现电路仿真的一般仿真步骤为：

(1)分析仿真对象——电路；

(2)确定仿真思路——电路分析的方法；

(3)建立仿真模型——方程；

(4)根据模型编写出仿真程序；

(5)运行后得到仿真结果。

2、采用SIMULINK仿真模型进行电路仿真

可以根据电路图利用SIMULINK中已有的电子元件模型直接搭建仿真模块，仿真运行得到结果。

通过SIMULINK仿真模型实现仿真为仿真者带来不少便利，它免除了仿真者在使用M文件实现电路仿真时需要进行理论分析的繁重负担，能更快更直接地得到所需的最后仿真结果。但当需要对仿真模型进行一定理论分析时，MATLAB的M 语言编程就有了更大用武之地。它可以更令灵活地反映仿真者研究电路的思路，可更加灵活地将自身想法在仿真环境中加以验证，促进理论分析的发展。因此，可根据自己的实际需要，进行相应的选择：采用SINMULIN模块搭建电路模型实现仿真非常直观高效，对迫切需要得到仿真结果的用户非常适用；当用户需要深刻理解及深入研究理论的用户来说，则选择编写M文件的方式进行仿真。

注意：本节实验的电路SINMULINK仿真原理，本节实验主要是应用提供的电路仿真元件搭建仿真模型，类似于传统仿真软件PSPICE的电路仿真方法。 采用SIMULINK进行电路仿真时元器件模型主要位于仿真模型窗口中SimPowerSystems节点下。其中本次实验可能用到的模块如下：

 “DC Voltage Source” 模块：位于SimPowerSystems 节点下的“Electrical Sources” 模块库中，代表一个理想的直流电压源；

北理工 电路仿真实验

北理工 电路仿真实验

本科实验报告

实验名称：电路仿真实验

课程名称： 电路仿真实验 实验时间：

任课教师： 实验地点：

实验教师： 实验类型：  原理验证

□ 综合设计

□ 自主创新 学生姓名：

学号/班级： 组号：

学院： 信息与电子学院 同组搭档：

专业： 成绩：

实验一

实验1.叠加定理的验证

实验步骤：

（1）分别调出接地符、电阻R1、R2、R3、R4，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）。所有的电阻均设为1Ω，直流电压源V1为12V，直流电流源 I1为10A。

（2）点击运行按钮记录电压表电流表的值U1和I1；

（3）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；

（4）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；

实验结果：按顺序分别为两电源同时激励，电流源单独激励，电压源单独激励：

分析：

由线性电阻、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于电路时，在该元件上产生恶电流或电压的代数和，这就是叠加原理。本次的电路仿真实验充分验证了叠加原理的正确性。如图所示，第一幅图片上的电压表和电流表的数值分别等于二三幅图片上电压表和电流表的代数和。

结果验证：

电流表：6.800A=2.000A+4.800A

电压表：-1.600V=-4.000V+2.400V

满足理论分析的结果，验证了叠加定理。

实验2.并联谐振电路仿真

实验步骤：

1.分别调出接地符、电阻R1、R2，电容C1，电感L1，信号源V1，按原理图连接并修改按照例如修改电路的网络标号。

2.然后调整电路元件参数：电阻R1=10Ω，电阻R2=2KΩ，电感L1=2.5mH,电容C1=40uF。信号源V1设置为AC=5v，Voff=0，Freqence=500Hz。

电路分析multisim仿真实验二

电路分析multisim仿真实验二

电路分析Multisim仿真实验二

验证欧姆定律

1．实验要求与目的

（1）学习使用万用表测量电阻。

（2）验证欧姆定律。

2. 元器件选取

（1）电源：Place Source→POWER_SOURCES→DC_POWER,选取直流

电源,设置电源电压为12V。

（2）接地：Place Source→POWER_SOURCES→GROUND，选取电路

中的接地。

（3）电阻：Place Basic→RESISTOR,选取R1=10Ω,R2=20Ω。

（4）数字万用表：从虚拟仪器工具栏调取XMM1。

（5）电流表：Place Indicators→AMMETER，选取电流表并设置为直流

档。

3. 仿真实验电路图1 数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路及数字万用表面板

图2 欧姆定律仿真电路及数字万用表面板4．实验原理

欧姆定律叙述为：线性电阻两端的电压与流过的电流成正比，比例

常数就是这个电阻元件的电阻值。欧姆定律确定了线性电阻两端的电压

与流过电阻的电流之间的关系。其数学表达式为U=RI，式中，R为电阻

的阻值（单位为Ω）；Ｉ为流过电阻的电流（单位为Ａ）；Ｕ为电阻两

端的电压（单位为Ｖ）。

欧姆定律也可以表示为Ｉ＝Ｕ／Ｒ，这个关系式说明当电压一定时

电流与电阻的阻值成反比，因此电阻阻值越大则流过的电流就越小。

如果把流过电阻的电流当成电阻两端电压的函数，画出Ｕ（Ｉ）特

性曲线，便可确定电阻是线性的还是非线性的。如果画出的特性曲线是

一条直线，则电阻式线性的；否则就是非线性的。

5．仿真分析

（1）测量电阻阻值的仿真分析

①搭建图1所示的用数字万用表测量电阻阻值的仿真实验电路，数字万

用表按图设置。②单击仿真开关，激活电路，记录数字万用表显示的读数。

③将两次测量的读数与所选电阻的标称值进行比较，验证仿真结果。

（2）欧姆定律电路的仿真分析

①搭建图2所示的欧姆定律仿真电路。

②单击仿真开关，激活电路，数字万用表和电流表均出现读数，记录电

阻R1两端的电压值U和流过R的电流值I。

电路仿真实验报告

电路仿真实验报告

实验一 电路仿真

一、实验目的

通过几个电路分析中常用定理和两个典型的电路模块，对Multisim的主窗口、菜单栏、工具栏、元器件栏、仪器仪表和一些基本操作进行学习。

二、实验内容

1.叠加定理：在任何由线性元件、线性受控源及独立源组成的线性电路中，每一支路的响应都可以看成是各个独立电源单独作用时，在该支路中产生响应的代数和；

2.戴维南定理：一个含独立源、线性受控源、线性电阻的二端电路N，对其两个端子来说都可以等效为一个理想电压源串联内阻的模型。其理想电压源的数值为有源二端电路N的两个端子间的开路电压uoc，串联的内阻为N内部所有独立源等于零，受控源保留时两端子间的等效电阻Req，常记为R0；

3.互易定理：对一个仅含线性电阻的二端口，其中，一个端口夹激励源，一个端口做响应端口。在只有一个激励源的情况下，当激励与响应互换位置时，同一激励所产生的响应相同；

4.暂态响应：在正弦电路中，电量的频率、幅值、相位都处于稳定的数值，电路的这种状态称为稳定状态。电路从一种稳态向另一种稳态转换的过程称为过渡过程，由于过渡过程一般都很短暂，因此也称为暂态过程，简称暂态；

5.串联谐振：该电路是一个由电阻、电容和电感串联组成，当激励源的频率达到谐振频率时，输出信号的幅值达到最大。

三、实验结果及分析

1.叠加定理：

①两个独立源共同作用时：

②电压源单独作用时：

③电流源单独作用时：

2.戴维南定理：

所以，根据戴维南定理可知，该电路的戴维南等效电阻

Req=10.033/(781.609*10-6) =12.8 kΩ

3.互易定理：

当激励源与响应互换位置之后，

该激励源所产生的响应不变。 4.暂态响应：

①当电容C=4.7uF时，

②当电容C=1uF时，

对比①、②所对应的输出响应的波形图可以得知：电容容量减小之后，暂态过程所经历的时间变短了，波形上升沿河下降沿变陡了。