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。