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仿真实验-电阻电路

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仿真实验1 电阻元件的伏安特性

一、实验目的

1、掌握电路的基本概念：电压、电流、功率、参考点和节点电压。

2、研究电阻元件的伏安特性及其测定方法。

3、掌握EWB软件的基本使用方法、使用步骤，以及虚拟仪器的使用方法。

二、原理及说明

1、EWB软件(Electronics Workbench)

EWB中文名称是电子工程师仿真工作室，是加拿大交换图像技术有限公司(INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd)在90年代初推出的电子设计自动化软件，在电子类课程教学、电子工程设计等领域广为应用。

2、基本概念

（1）电流：单位时间内通过导体横截面的电荷量。

（2）电压：单位正电荷从电路中由a点转移到b点时，电场力所做的功。

（3）功率：电路中某一段所吸收或者提供能量的速率。电功率为电流与电压的乘积，即P=UI。

（4)参考点（零电位点）：电路中任选的一个基准点。在工程中常选大地作为参考，即认为大地电位为0。在电子电路中，电路并不一定接地，常选一条特定的公共线（如金属机壳）作为参考点。这条线常与底座相连，称作地线。

（5）节点电压（电位）：定义为各节点至参考节点间的电压降。对节点电压，通常不需标示参考极性，参考点被认为是“-”端。电位随着参考点的不同而改变，在电路分析中，不指明参考点而讨论电位是没有意义的。

3、基本元件和单口的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法（伏安表法）。伏安表法原理简单，测量方便，同时适用于非线性元件伏安特性测量。

4、电阻元件

电阻元件的特性可以用该元件两端的电压U与流过元件的电流I的关系来表征，满足欧姆定律：

RUI

在U-I坐标平面上，线性电阻的特性曲线是一条通过原点的直线。

非线性电阻元件的电压、电流关系，不能用欧姆定律来表示，它的伏安特性一般为一曲线。图1-1给出的是晶体二极管的伏安特性曲线。

三、实验内容

1、线性电阻的伏安特性

在EWB软件中建立如图1-2所示的电路，从EWB元件库中选取元件，其中电阻和连接点在基本库，直流电压源和接地在信号源库，电压表和电流表在测量器件库，选取元件后，按照图1-2要求设置相关参数，同时连接好电路。并从EWB的测量仪器中选用测量探针，分别探测a、b点的电位。按表1-1改变电压源的电压Us，测定相应的电流值和电压值记录于表1-1中，并计算电阻R=100Ω的功率。

图1-2

表1-1 线性电阻的伏安特性

Us(v) 0 2 4 6 8

10

Ua(V)

Ub(V)

Uba(V)

I(mA)

P(W)

2、二极管(非线性电阻)伏安特性

在EWB工作环境下，按图1-3接接电路，在二极管库中找二极管元件。其中200Ω为限流电阻。实验中注意正向时二极管端电压为0-0.7v，电流不超过20mA。按表1-2改变电压源的电压Us，将二极管两端电压与电流测试值填入表1-2中，并计算二极管的功率。

图1-3

表1-2 二极管伏安特性（正向）

Us(v) 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 1.0

U(V)

I(mA)

P(W)

将二极管反接，作反向实验，观察实验现象。按表1-3改变电压源的电压Us，将二极管两端电压与电流测试值填入表1-2中，并计算二极管的功率。

表1-3 二极管伏安特性（反向）

Us(v) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

U(V)

I(mA)

P(W)

四、思考与报告要求

1、给出仿真电路。

2、根据测量数据，绘制各元件的伏安特性曲线；

3、线性和非线性电阻的输出功率与负载的大小有什么关系？

4、改变电流表和电压表的极性，读数有变化吗？

仿真实验2 电压源的伏安特性

一、实验目的

1、掌握电路的基本概念：电压、电流、功率、参考点和节点电压。

2、研究电压源的伏安特性及其测定方法。

3、掌握EWB软件的基本使用方法、使用步骤，以及虚拟仪器的使用方法。

二、原理及说明

1、EWB软件(Electronics Workbench)

EWB中文名称是电子工程师仿真工作室，是加拿大交换图像技术有限公司(INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd)在90年代初推出的电子设计自动化软件，在电子类课程教学、电子工程设计等领域广为应用。

2、基本概念

（1）电流：单位时间内通过导体横截面的电荷量。

（2）电压：单位正电荷从电路中由a点转移到b点时，电场力所做的功。

（3）功率：电路中某一段所吸收或者提供能量的速率。电功率为电流与电压的乘积，即P=UI。

（4)参考点（零电位点）：电路中任选的一个基准点。在工程中常选大地作为参考，即认为大地电位为0.在电子电路中，电路并不一定接地，常选一条特定的公共线（如金属机壳）作为参考点。这条线常与底座相连，称作地线。

（5）节点电压（电位）：定义为各节点至参考节点间的电压降。对节点电压，通常不需标示参考极性，参考点被认为是“-”端。电位随着参考点的不同而改变，在电路分析中，不指明参考点而讨论电位是没有意义的。

3、基本元件和单口的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法（伏安表法）。伏安表法原理简单，测量方便，同时适用于非线性元件伏安特性测量。

4、电压源

理想电压源的内部电阻值Rs为零，其端电压US(t)是确定的时间函数，而与流过电源的电流大小无关。如果US(t)不随时间变化（即为常数），则该电压源称为直流理想电压源Us，其伏安特性曲线如图1-1(a)中曲线a所示，实际电源的伏安特性曲线如图1-1(a)中曲线b所示，它可以用一个理想电压源Us和电阻Rs相串联的电路模型来表示(图1-1(b))。显然Rs越大，图1-1（a）中的角θ也越大，其正切的绝对值代表实际电源的内阻Rs。

三、实验内容

1、理想电压源的伏安特性

按图1-2接电路，电压源Us(V)=10（V），100Ω为限流电阻。按表1-1改变R数值，记录相应的电压值与电流值于表1-1中。

图1-2

表1-1 理想电压源的伏安特性

R（KΩ） 理论值 1.0 0.5 0.3 0.2

0.1

实测值

U(V)

I(mA)

P(W)

2、实际电压源的伏安特性

按图1-3接接电路，电压源Us(V)=10（V）。按下仿真启动/停止开关，启动电路，按表1-2改变R数值，记录相应的电压值与电流值于表1-2中，观察电压表和电流表的读数。

图1-3

表1-2 实际电压源的伏安特性

R（KΩ） 理论值 1.0 0.5 0.3 0.2 0.1

实测值

U(V)

I(mA)

P(W)

四、思考与报告要求

1、给出仿真电路。

2、根据测量数据，绘制各元件的伏安特性曲线；

3、电压源的输出功率与负载的大小有什么关系？

4、改变电流表和电压表的极性，读数有变化吗？

仿真实验3 电流源元件的伏安特性

一、实验目的

1、掌握电路的基本概念：电压、电流、功率、参考点和节点电压。

2、研究电流源的伏安特性及其测定方法。

3、掌握EWB软件的基本使用方法、使用步骤，以及虚拟仪器的使用方法。

二、原理及说明

1、EWB软件(Electronics Workbench)

EWB中文名称是电子工程师仿真工作室，是加拿大交换图像技术有限公司(INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd)在90年代初推出的电子设计自动化软件，在电子类课程教学、电子工程设计等领域广为应用。

2、基本概念

（1）电流：单位时间内通过导体横截面的电荷量。

（2）电压：单位正电荷从电路中由a点转移到b点时，电场力所做的功。

（3）功率：电路中某一段所吸收或者提供能量的速率。电功率为电流与电压的乘积，即P=UI。

（4)参考点（零电位点）：电路中任选的一个基准点。在工程中常选大地作为参考，即认为大地电位为0.在电子电路中，电路并不一定接地，常选一条特定的公共线（如金属机壳）作为参考点。这条线常与底座相连，称作地线。

（5）节点电压（电位）：定义为各节点至参考节点间的电压降。对节点电压，通常不需标示参考极性，参考点被认为是“-”端。电位随着参考点的不同而改变，在电路分析中，不指明参考点而讨论电位是没有意义的。

3、基本元件和单口的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法（伏安表法）。伏安表法原理简单，测量方便，同时适用于非线性元件伏安特性测量。

4、电阻元件

5、电流源

理想电流源向负载提供的电流Is(t)是确定的函数，与电源的端电压大小无关。如果Is(t)不随时间变化（即为常数），则该电流源为直流理想电流源Is，其伏安特性曲线如图1-1(a)中曲线a所示。实际电源的伏安特性曲线如图1-1(a)中曲线b所示，它可以用一个理想电流源Is和电导Gs相并联的电路模型来表示(图1-1(b))。显然，Gs越大，图1-1(a)中的θ角也越大，其正切的绝对值代表实际电源的电导值Gs。

图1-1

三、实验内容

1、理想电流源的伏安特性

按图1-2接电路，电流源Is(mA)=100（mA），100Ω为限压电阻。按下仿真启动/停止开关，启动电路，观察电压表和电流表的读数。按表1-1改变R数值，记录相应的电压值与电流值于表1-1中，并计算电流源的功率。

图1-2

表1-1 理想电流源的伏安特性

R（KΩ） 理论值 1.0 0.5 0.3 0.2

0.1

实测值

U(V)

I(mA)

P(W)

2、实际电流源的伏安特性

按图1-3接线,电流源的值为Is(mA)=100(mA）。按表1-2改变R数值（将可调电阻与电路断开后调整），记录相应的电压值与电流值于表1-2中。

图1-3

表1-2 实际电流源的伏安特性

R（KΩ） 理论值 1.0 0.5 0.3 0.2 0.1

计算值

U(V)

I(mA)

P(W)

四、思考与报告要求

1、给出仿真电路。

2、根据测量数据，绘制各元件的伏安特性曲线；

3、电流源的输出功率与负载的大小有什么关系？

4、改变电流表和电压表的极性，读数有变化吗？

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自组式直流电桥测电阻仿真实验

自组式直流电桥测电阻仿真实验

Dianqi Gongcheng yu Zidonghua♦电气工程与自动化

I

自组式直流电桥测电阻仿真实验

李 增

（韩玉龙

！孙金芳

！

（1.阜阳幼儿师范高等专科学校，安徽阜阳236000；2.安徽信息工程学院，安徽芜湖241000）

摘要:直流电桥是利用比较法测量电阻的仪器，由比较臂、比例臂、检流计等构成桥式线路。现以科大奥锐仿真软件为平台，测量

未知电阻， 为学生 助。

关键词：惠斯通电桥;未知电阻;科大奥锐

0

引言

电桥 多，但直流电桥是最基本的一，它是学习其

他电桥的基

r 1833年 基本的电桥网络,但一

直未 ，直

1843年 其以用，

之为 电桥 臂电桥电路是电学比较基本的一电

路 式，测电阻范为

1

〜10

*0。测量 测量量与

知量 比较 测量 ，因而测量精度高， 法

巧妙、使用 ，所以 的应用叫

1

直流电桥测电阻原理

1 ， 电阻

R1、

R2、

R0、

R" 成 ，一

电源， 一 检流计，称为电

桥。

B点和

$电 等,检流计电流为，电桥平

电阻

R0，使检流计中的电流为

0 ，电桥平， 未知电

阻

R"为

R"=

R0

（R2/

R1）, 利用互易法 电阻

R-R2造成

的误差，即r,

=

vm.

电桥是 平衡，是由检流计 的，检流计

的 度是 的， 电桥

R1/

R2=1 平

R"=

R。，

R0 一 量

"R。， 电桥去平

电流

%&流过检流计 小到检流计觉察不出来，那么

们会认为电桥是平衡的，

R"=

R0+

"R。，

"R。是由于

检流计 度不够高带来的测量

AR* 入电桥的灵敏

度［

2］，定义为：

S=

A

（/（AR*/

R"）

式中，

AR*是 电桥平

R"的 量（实际 是待测

电阻

R"不能改变， 过 标准电阻

R。的 化

AR。测

电桥 度）；

"

（是由于

AR* 电桥偏离平 检流计的偏

安徽信息工程学院大学生创新创业训练计划项目（2018136-

13159）和2019年度安徽高校自然科学研？项目（KJ2019A1298）资

助课题格数，

"（越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就

电路计算机仿真实验报告

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

.

. 4.000VR212.000A0VIdc24Adc4.000A6.000VR114.000AIdc12Adc2.000AR332.000A0

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RL中电流IRL随电压源Us1的变化曲线。

R43Is32Adc0Vs210VdcRL1Is11AdcIs21AdcR14IIs53AdcR2212VdcIPRINTVs35VdcVs47Vdc

《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验

《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验

《电力电子技术》单相半波可控整流电路MATLAB仿真实验

一、实验目的：

(1) 单相半波可控整流电路（电阻性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。

(2) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载）电路的工作原理电路设计与仿真。

(3) 单相半波可控整流电路（阻-感性负载加续流二极管）电路的工作原理电路设计与仿真。

（4）了解三种不同负载电路的工作原理及波形。

二、电阻性负载电路

1、电路及其工作原理

图1.1单向半波可控整流电路（电阻性负载）

如图1.1所示，单向半波可控制整流电路原理图，晶闸管作为开关，变压器T起到变换电压与隔离的作用。

其工作原理：（1）在电源电压正半波(0~π区间)，晶闸管承受正向电压，脉冲uG在ωt=α处触发晶闸管，晶闸管开始导通，形成负载电流id,负载上有输出电压和电流。（2）在ωt=π时刻，u2=0， 电源电压自然过零，晶闸管电流小于维持电流而关断，负载电流为零。（3）在电源电压负半波(π~2π区间)，晶闸管承受反向电压而处于关断状态，负载上没有输出电

压，负载电流为零。（4）直到电源电压u2的下一周期的正半波，脉冲uG在ωt=2π+α处又触发晶闸管，晶闸管再次被触发导通，输出电压和电流又加在负载上，如此不断重复。

2、MATLAB下的模型建立

2.1 适当连接后，可得仿真电路。如图所示：

2.2 仿真结果与波形分析

下列所示波形图中，波形图分别代表了晶体管VT上的电流、晶体管VT上的电压、电阻加电感上的电压。设置触发脉冲α分别为30°、60°、90°、120°时的波形变化。

α=30°

α=60°

α=90°

α=120°

分析：

与电阻性负载相比，负载电感的存在，使得晶闸管的导通角增大，在电源电压由正到负的过零点也不会关断，输出电压出现了负波形，输出电压和电流平均值减小；大电感负载时输出电压正负面积趋于相等，输出电压平均值趋于零。

三、阻感性负载电路

Multisim模拟电路仿真实验

Multisim模拟电路仿真实验

Multisim模拟电路仿真实验

电路仿真是电子工程领域中重要的实验方法，它通过计算机软件模拟电路的工作原理和性能，可以在电路设计阶段进行测试和验证。其中，Multisim作为常用的电路设计与仿真工具，具有强大的功能和用户友好的界面，被广泛应用于电子工程教学和实践中。

本文将对Multisim模拟电路仿真实验进行探讨和介绍，包括电路仿真的基本原理、Multisim的使用方法以及实验设计与实施等方面。通过本文的阅读，读者将能够了解到Multisim模拟电路仿真实验的基本概念和操作方法，掌握电路仿真实验的设计和实施技巧。

一、Multisim模拟电路仿真的基本原理

Multisim模拟电路仿真实验基于电路分析和计算机仿真技术，通过建立电路模型和参数设置，使用数值计算方法求解电路的节点电压、电流以及功率等相关参数，从而模拟电路的工作情况。

Multisim模拟电路仿真的基本原理包括以下几个方面：

1. 电路模型建立：首先，需要根据电路的实际连接和元件参数建立相应的电路模型。Multisim提供了丰富的元件库和连接方式，可以通过简单的拖拽操作和参数设置来搭建电路模型。

2. 参数设置：在建立电路模型的基础上，需要为每个元件设置合适的参数值。例如，电阻器的阻值、电容器的容值、电源的电压等。这些参数值将直接影响到电路的仿真结果。 3. 仿真方法选择：Multisim提供了多种仿真方法，如直流分析、交流分析、暂态分析等。根据不同的仿真目的和需求，选择适当的仿真方法来进行仿真计算。

4. 仿真结果分析：仿真计算完成后，Multisim会给出电路的仿真结果，包括节点电压、电流、功率等参数。通过分析这些仿真结果，可以评估电路的性能和工作情况。

二、Multisim的使用方法

Multisim作为一款功能强大的电路设计与仿真工具，具有直观的操作界面和丰富的功能模块，使得电路仿真实验变得简单而高效。

以下是Multisim的使用方法的基本流程：