电路仿真实验
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实验一 支路电流法、节点电压法
目的:验证支路电流法和节点电压法、学会使用pspice。
原理:应用pspice软件模仿真实电路中的电流和电压值。 一、用支路电流法求图1电路中各支路电流,及节点电压。 1、用支路电流法求解电路,计算各支路电流和节点电压。
8*i1+6*i2+3*u-24=0 2*i3+4*i3+6*i2+3*u-12=0 i1+i3=i2 并附加方程 u=-2*i3
可解得 i1=1.714 A i2=2.000A i3=285.7mA
节点电压Un1=24-8*i1=10.29 V
2、用节点电压法求解电路,计算各支路电流和节点电压。 (1/8+1/6+1/6)*u1=24/8+3*u/6+12/6
附加方程 u=(2/6)*(12-u1)
解得 u1=10.29V u=-571.4mV
所以 i1=(24-u1)/8=1.714A i2=(u1-3*u)/6=2.000A i3=-u/2=285.7mA 3、用PSPISE仿真 用仿真电路,查看各支路电流以及节点电压如下:
R24285.7mA10.29V
R32285.7mAR462.000A
0-++-E13-1.714V11.43V
24.00V
V1
12Vdc285.7mAV224Vdc
1.714AR1
81.714A
0V12.00V
与计算结果相符。
二、用节点电压法求电路中各支路电流,及节点电压。 1、节点电压法求解电路,计算各支路电流和节点电压。
节点电压法:
(1/50+1/10+1/25)*u1-(1/25)*u2-(1/10)*u3=24/50-20/10 (1/25+1/40+1/20)*u2-(1/25)*u1-(1/20)*u3=0
U3=30 解得u1=13.70V u2=17.81V u3=30.00V u0=0V
则 i1=206.0mA i2=164.3mA i3=370.2mA i4=445.2mA i5=609.5mA
I6=239.3mA 2、用PSPISE仿真 具体步骤可参考支路电流法。分别取4个节点为参考点,分别仿真。 R2
10370.2mA
17.81V
V230Vdc
239.3mA24.00V
R540445.2mAV3
20Vdc370.2mA
0R1
50206.0mA13.70V
V124Vdc
206.0mA30.00VR4
20609.5mA10.00V
R3
25164.3mA
0V
R3
25164.3mAV3
20Vdc370.2mA
R1
50206.0mA
-13.70VV230Vdc
239.3mAR540445.2mA0V
16.30V-3.702V
R4
20609.5mA4.107V
010.30VR2
10370.2mA
V124Vdc
206.0mA
-4.107V
6.191VR1
50206.0mA0
V124Vdc
206.0mA-7.810VR2
10370.2mA
V230Vdc
239.3mA0VR4
20609.5mA
12.19VR3
25164.3mA
R540445.2mA
-17.81VV3
20Vdc370.2mA
-16.30V
V124Vdc
206.0mA-6.000V
R540445.2mA-20.00V
V230Vdc
239.3mA-12.19VR2
10370.2mA
0R4
20609.5mA
0VR3
25164.3mAV3
20Vdc370.2mA
-30.00VR1
50206.0mA
实验二 运算放大器电路1
四、反相放大器 1、计算图示电路输出电压。
2、用PSPISE仿真
(1)如图示电路用PSPISE仿真,查看输出电压与输入电压关系。
-10.00V
U1ALM324
-44.79nA-44.89nA
3.320mA-8.320mA
5.000mA32
411
1
+-
V+V-
OUTV5.000VR2
2k5.000mA
0-15.00V
15.00VR1
1k5.000mAV2
15Vdc8.320mA
-88.52uV
V3
15Vdc3.320mAV15Vdc
5.000mA
(2)改变R2阻值,查看输出电压与输入电压关系。并说明仿真结果。
R1
1k5.000mA
V3
15Vdc3.320mA5.000V
15.00VV15Vdc
5.000mA-15.00V
0-5.000V
-138.6uVV2
15Vdc8.320mA
VR2
1k5.000mA
U1ALM324
-44.76nA-44.92nA
3.320mA-8.320mA
5.000mA32
411
1
+-
V+V-
OUT
V3
15Vdc3.320mAV15Vdc
5.000mAU1ALM324
-44.78nA-44.90nA
3.320mA-8.320mA
5.000mA32
411
1
+-
V+V-
OUT5.000VV2
15Vdc8.320mA
15.00V-15.00VR2
1.5k5.000mA
0-7.500V
-113.6uV
VR1
1k5.000mA
若R2大于3K查看输出电压与输入电压关系
5.000V
15.00VU1ALM324
-89.68nA15.97pA
3.320mA-7.352mA
4.033mA32
411
1
+-
V+V-
OUT-15.00V
0-15.16V
967.3mVV2
15Vdc7.352mAR2
4k4.033mA
V
V3
15Vdc3.320mAR1
1k4.033mA
V15Vdc
4.033mA
R25k3.361mA
5.000V
15.00V-15.00V
R1
1k3.361mA
0-15.16V
1.639V
V15Vdc
3.361mAV2
15Vdc6.680mA
V3
15Vdc3.320mAVU1ALM324
-89.68nA16.65pA
3.320mA-6.680mA
3.361mA32
411
1
+-
V+V-
OUT
仿真结果说明:若R2<3k,则输出电压u与输入电压u1的关系u/u1= -R2/R1 若R2>3k,则u达到饱和,基本保持在-15v左右。
(3)若运算放大器偏置电压改为单电源,再重新进行(1)(2)步,说明仿真结果。
5.000V
15.00VR1
1k1.722mA
V3
15Vdc1.668mA0V
0-165.1mV
3.278VR2
2k1.722mA
V15Vdc
1.722mAVU1ALM324
-93.07nA3.295pA
1.668mA-3.389mA
1.722mA32
411
1
+-
V+V-OUT
U1ALM324
-93.07nA2.949pA
1.668mA-3.733mA
2.066mA32
411
1
+-
V+V-
OUTR1
1k2.066mA
V3
15Vdc1.668mA5.000V
15.00V0V
V15Vdc
2.066mA
0-164.9mV
2.934V
VR2
1.5k2.066mA
V15Vdc
1.033mAR2
4k1.033mA
5.000V
15.00VV3
15Vdc1.668mA0V
0-165.6mV
3.967V
VR1
1k1.033mA
U1ALM324
-93.07nA3.988pA
1.668mA-2.700mA
1.033mA32
411
1
+-
V+V-
OUT
5.000VR1
1k861.0uA
15.00VV3
15Vdc1.668mA0V
0-165.7mV
4.139VR2
5k861.0uA
VU1ALM324
-93.07nA4.161pA
1.668mA-2.528mA
861.0uA32
411
1
+-
V+V-
OUT
V15Vdc
861.0uA
说明仿真结果:若运算放大器偏置电压改为单电源,则不再有u/u1= -R2/R1
五、同相放大器 1、计算图示电路输出电压。
2、用PSPISE仿真
(1)如图示电路用PSPISE仿真,查看输出电压与输入电压关系。