北京交通大学电路分析实验2.1

电路分析实验

实验2.1

直流电路分析和仿真

学号;

一．实验目的

1.学习Multisim建立电路，分析直流电路的方法。

2.熟悉Multisim，分析仿真模式中输出结果的常用后处理方法。

3.掌握伏安特性的仿真测量。

4.通过实验加深对叠加定理和戴维南定理的理解。

二．实验内容

1.测量二极管的伏安特性

（1）建立如实验图2-1-1所示的仿真电路

图2-1

（2）启动Simulate菜单中Analyses下的DC Sweep命令，使用“直流扫描”工具，设置电压源V1从0到2.0V按步长0.001V变化，输出二极管D1电流，得到如图2-1-1的伏安特性曲线

2.验证叠加定理

（1）建立如图2-2-1所示的仿真电路

（2）启动仿真开关后分别在每种电源独立作用和共同作用时，用电压表测量各支路电压，记录在自己设计的表格里，验证叠加定理。

图2-2-1

电路仿真测量值

由于理论值与仿真数据完全一致，

且 U1(V1+V2)=U1(V1)+U2(V2)；

U1(V1+V2)=U1(V1)+U2(V2)；

U1(V1+V2)=U1(V1)+U2(V2)；

所以各支路电压符合叠加定理。

3.求取戴维南等效电路

（1）建立如实验图2-3所示的仿真电路，其中a,b左端为需要等效的端口，电流源为外加测试电源。

（2）用直流扫描分析方法求出a、b左端点的戴维南等效电路参数。让测试电流源从0变化到10mA,测试得到的扫描曲线，得到a，b端点的开路电压和等效电阻。

理论计算值 V=R3/(R1+R3)*V1=8.2500 V，R=R1//R3+R2=708.5Ω

通过光标取值得到开路电压 V=8.2500 V，等效电阻 R=708.5Ω .

与计算结果一致.

4.验证最大功率传输定理

（1）将实验图2-3所示的仿真电路中的测试电流换为一个负载电阻，如实验图2-4所示，利用参数扫描分析验证最大功率传输定理。

（2）选择Simulate/Analyses/Parameter sweep,设定R4电阻从500Ω变化到1.6KΩ，步长为0.5Ω，输出选择为R4的功率。启动分析仿真后得到R4功率随其阻值变化的曲线。

（3）打开测量游标，查找曲线最大值，得到最大功率值及其对应的负载电阻值。

实验图2-4

功率随阻值变化曲线

打开光标并选择跳至向右最大值，得到其最大功率24.0164mW，此时R4=708.5000Ω，等于戴维南等效电路阻值，从而验证了最大功率传输定理。

三、实验要求及注意事项

（1）测量二极管的伏安特性需要测量在外加电压变化下的各点二极管电阻值，需要在DC Sweep 分析对话框中设定输出变量为被测量二极管电流。

（2）电压表和电流表设定在DC档。

（3）在进行参数扫描分析时，需要选择合适参数变化范围和变化步长，可能需要根据仿真结果进行调整。同时注意选择其中的基本仿真类型为DC operating Point.

（4）扫描分析时注意选择合适的输出变量，有时可以将输出变量组合成输出表达式。

（5）仿真电路必须至少有一个节点连接接地符号。

（6）实验报告要求

①记录所有仿真曲线。

②验证叠加定理是，将个支路的电压记录在表格中并与理论值比较。

③求取戴维南等效电路和验证最大功率传输定理是，将理论计算值和仿真结果进行比较。

④如何让软件自动寻找曲线的最大值？

答：右击光标，选择“跳至下一个Y轴最大值”

⑤思考：在验证最大功率传输定理时，如何同时显示R4消耗功率和V1输出功率的曲线？

答：在进行参数扫描时，在输出选项中，同时勾选p（v1）和p（R4）再进行仿真即可。