电路分析基础课程设计1

1、西安郵電學院电路分析基础课程设计报告书系部名称：电子与信息工程系学生姓名：何*乍目专业名称：电子与信息工程班 级：电子06052007年11月28日至2007年12月7日1:用网孔法和节点法求解电路。l:a:分 计路栗论计如 设电结结设r12i 3(a) 用网孔电流法计算电压u的理论值。(b) 利用multisim进行电路仿真，用虚拟仪表验证计算结果。(c) 用节点电位法计算电流i的理论值。(d) 用虚拟仪表验证计算结果。电路图：(a) 选 如 图 的 电 流 绕 行 方 向呻0 t vw-t辻(q)v8-= ¥n-3-=wanu必乙二勺可g+9£ lvs='/n

2、二可 s-7丿(1 + 1 ) ub - ua = 1(1/3+1 ) ua - lib =2=> ua =3 v ub =2v i=la(d)1 ohmmultimeter xmm1 x1 amultimeter-xmm2 xxmm2apr旦凹结果：使用网孔法和节点法算出的数值和电表测量的数值完全一样 结论分析：使用网孔法和节点法所算出的电流和电压与实际数值完全一样设计2：叠加定理和齐次定理的验证如图电路图:(a) 使用叠加定理求解电压u的理论值。(b) 利用multisim进行电路仿真，验证叠加定理。(c) 如呆电路中的电压源扩大为原来的3倍，电流源扩大为原来的2倍，使用 齐次定理，

3、计算此时的电压u。(d) 利用multisim对(c )进行电路仿真，验证齐次定理。解(a)当仅有电压源起作用时(八3wi ) *6/7+2, =4»=9vu 1 =4- (zi -3u ) *1/7*2 当仅有电流源作用时m3hw2 41 h3m28& kcl 能3w20o+ (3w28)、2hi2+3m2為z我 m2h7v. uh7+9h16v(c)如图设 mi=a“3 , u2=bis由(a)得 a= m i / us =9/4b= u 1 / is =7/2u=9/4 us +7/2 l 二4iv(d)r3ww4 ohmr2-wv1 ohmizxlflflr1-vw2

4、 ohmii44 aizx>xmm结果：具有唯一解的线性电路，当只有一个激励源作用时，其响应与激励成正比。 多个激励源共同作用时引起的响应等于各个激励源单独作用吋所引起的响 应之和。结论分析：叠加定理和齐次定理完全正确。设计2： 电路图:替代定理的验证vzohiur1o(a) 求r上的电压u和电流i的理论值(b) 利用multisim进行电路仿真，分别用相应的电压源u和电流源i替代 电阻r,分别测量替代前后支路的电流，和支路电压u2,验证替代定 理。解 (a) 使用网孑l法选取方向如下o4zi-2?2-i=2i=2.186au=4.372v-2n+5h=-6-zi+3i=6(b)v34.

5、372 v用相应的电压源替代电阻 r 后测量结果"xmwat用相应的电流源替代后测量结果xmm3r3-vw1 ohmr1wwz ohmxmm4r2 -vw 1 ohm重测量结果可知道替代定理成立 结果：替代前后八和"2的数值一样。 结论分析：验证了替代定理的正确性。设计3：测下图中mm的戴维南等效电路的参数,并根据测得的参数搭建其等效电路；分别测量等效前后外部电流i,并验证是否一致。电路图:vi±6 vmultim6 v凶multime-2deh旦凹8 vi根据上图参数，搭建的等效电路如下图分别测量等效而后的外部电流等效前等效后>multimeter-xmm

6、1 xxmml |1.053 a|:丄>r1pi vq db=«>2 0i 】>+jaset. ia>5 ohmi vi 6 vi vz 8 vt显然前后一致结果：等效前后外部电流相同。 结论分析：验证了戴维南定理的正确性。设计5：设计一阶动态电路，验证零输入响应和零状态响应齐次性 电路图：如图所示电路,tvo吋,s位于t,电路已达稳态,今于匸0时刻s由”1”闭和至”2”(a) 计算1>0时的电压u 小，u 小理论值，并合理搭建求解时所需仿真电路图。(b) 若$改为16v，重新计算j ,v(r)理论值。并用示波器观察波形。找出此时j ,v(0 中(小的关

7、系(c) u少为8v,人改为2a重新计算un 理论值并用示波器观察波形找出此时（d）若改为24v, /,改为8a,计算（/,（/）全响应. 解：当tvo吋，求町0.）电路图如下:imohx着67%-)根据交换定理：九（0-）=化（0卜）当2（）时。分为零输入响应和零状态响应。 零输入响应如下图：1x穷t=llf( ucv463»?t=0+时:mlx(o+)-46 3 + 2x(63) = -2vt - oo 时：wlx(oo) = ov零状态响应如卜图:t=0 +lmohmu4adcimohir.t=o+时丄=4v1 1 1- + - + -3 6 2t = 00 时:切（切=（6

8、3）xz； =8v求如下图:分别求开路电压和短路电流.u1adc le-0090hsa2>3沁：>6沁uoca dc imohmr=uoc/i=8/2=4 chz 兗=rh0.004%=(6 3) x /= 8v 1 -l.=2 3 6 =24$c2r = b = 4gr = rc = 0'3s所以：%)=-2 严"(v)切(厂8 4严i(v)若改为"v，重新计算u, v(r)理论值。并用示波器观察波形。找出此时j1 t(r)中(a)的j jt)关系解：当tvo时，求代(0-)电路图如下:imohxw c(o-)lx6 = -8v = 2wc(0_) o

9、 + o根据交换定理：叫(0-产+)零输入响应如卜图-wv2 ohmt=元穷+g ohx-4.000u1adc lmgiknt -8vuc(0+)6 ohm0.000u2adcgndzsndt=0+吋：. -811 ix(o+)= § 3 + 2 x(6 3) = 4v = "u(o+)t = ooii 寸:m 1x(00)=0所以 ()=-40v) = 2%)观察电路及波形图：zsci所以讥咖=2%)(c) u、仍为8v,人改为2a重新计算理论值.并用示波器观察波形.找出此时un与 中“/的关系零状态响应如下图：叫(0+)就是*中的"c(0+)匸=0+2 ohm

10、is2 a3 ohic厂| 2.000u3adc imohit步gndu4adcimohir.=0+时 "1/(0+)二 1 i 1 =2v = 2wi/(o+)3 6 2t = oob'j'：w 1/(00)=(6 3)xz；=4v=|m1/(00)所以：=4-2e 10 z(v) = w1/(/)观察电路及波形图:jikey = space弘1/二u|.m)(d) u少为8v,人改为2a重新计算u订理论值并用示波器观察波形找出此时u订与(小中/)的关系 由齐次定理得t-/u=u （'）+ （/ w = 16-14er =16-14e-10结果：零输入响应和

11、零状态响应具有齐次性 结论分析：齐次定理对于此类型电路适用。设计 7：如图，r=50q o l=2.5mh,c=5uf,电源电压 u =10v,角频率 = 10000rad/s, 求电流hidci o利用该电路验证kcl, kvl定理的相量形式。电路图:vi丄4丄4 v l.s91s5khz odegr1so ohmli2. smhvi14.14 v1592.36 hzodeg0.200u2ac0.399li2. snihu3acle-oc0.501丄爲u4acle-0090hjncl 土 suf解 对电阻 u=ir =>/= =0.2 (a)r对电容 ic=cocu => /c=

12、0.5z0.90j(a).u对电感 u=iljcoln il=- =0.4z-90° (a)jeli=ir + l + ic =0.2z 0° +0.5z90° +0.4z-90° =0.22z26.6° (a)测量图如-卜"u1a0.224dc le-0090hm相量图如下icii结果：计算值和测量值相同。结论分析：kcl, kvl的和量形式一样成立设计8：如图所示一阶动态电路,在tvo时开关位于“1”,电路己达到稳态。t=0时开关闭 合到“2” .电路图：3 ohm0.2smfuoc(0_)6ov63 ohm(a) 用三要索法求解

13、l>=0时，匚的完全响应的理论值。(b) 用试验仿真的方法求出三要索，从而求解匚的完全响应，并用示波器显示相应的波形解：当tvo时电路图如下：求曾.(0一)0.2smfuoc(0-)+v63 ohmuc(0) = 4v当匸()+时，根据换路定理有:叫(0-)=叫(0+) = 4vt=0+的图如下：°luf uoc(o-)v3 ohm步 gnz)r3z34-6z1(0+) =62g - 4 - 3人(0+)- 6気0+)= 0 3 =勺(0十)+，2得：«()+)= oa当t>0时：图如下：ilohir."（8）=求。:r06674如下图:uoc = 6

14、ij + 3ij = 6v根据kvl求电流。j（a+）x3 + 6b=62=3人+6人 得：= 1.2a 所以：r = = 5n1.2r = /?c = 1.25xlo_所以：% = )+(%+)-ho)乳=0.667-0.667e-8(x,/(/>0)（b）用试验仿真的方法求出三要索，从而求解匚的完全响应，并用示波器显示相应的波形解：当tvo时测量电路图如下：求.）唤（。-）=4v35 ohm-wv2 ohmohia0.667-0090hui仃卜ttiu2adc lmohii4.00o.zsmf当匸0+时，根据换路定理有:wc(0-) = uc(0o = 4vt=0+的测量图如下-va

15、2 ohm-wv3 ohia33 ca（o+）= oa当t>0吋：测量电路图如下nn3 ohm0.000u4adcle-0090：iiiiv83 ohia<gndl) =0667a求厂：测量如下图iscadcr = = 5q1.2r = /?c = 1.25xlo_所以：心）=也）+（弘+）-漏宠三=0.667-0.667e-8°°r>0）含有示波器的电路及波形图如下:3o. z5mf步gnv4亠三v23 ohm波形图:结论分析：理论借和测量借一样。综介设计设计1:设计二极管整流电路。条件：输入正弦电压，有效值220v,频率50hz 要求：输出电压20v&

16、#177;2v电路图：结果:21. 083v结论分析：用变压器可以将提供的电压变到所需要的电压，而应用二极管的单向 导通性可以将交流的二分z周期反向去掉，此时向外电路所提供的电压不是 稳定的，因次可以并联一补偿电容，因此可以提供稳定的输出电压。注：电路中元件的参数：变压器匝数比:14： 1；屯容为1.1f,向外输出电压为21.083vo设计2：设计1阶rc滤波器。条件：数字电路的工作时钟为5mhz,工作电压5v但是该数字电路的+5v电源 上存在一个100mh z的高频t扰。要求：设计一个简单的rc电路，高频干扰滤除。电路图：xsc1100mhzodeg0.7sk0hml2268477uh/vw

17、*xl3205642uh/wv>l4jl21376uhl50248966uh<v*v*v*cl±o 995896nfc2z1.15362nf6c5o29627nfc3c4±o 961296nf ±0.662479nfr2so ohm7xfg10结果：信号发生器发出5mhz的信号，示波器的波形如图结论分析：未经滤波器的波频率很高，而当经过滤波器的处理后，波的频率为信 号发牛器发出波的频率，可见通过滤波器后，数字电路未受到电源上的高频影响, 设计成功。设计3：降低电力传输损耗电路的设计。条件：感性的电力传输线路（包含电路损耗），负载为感性阻抗，传输 电压可

18、变。电路等效结构如图。要求：设计两种降低传输损耗的方法。不得改变整个电路的阻抗性质。 分别画出电路，给出详细分析。屯路图：测量数据原图xwm2r6l3_rvwso ohixi 1 hv2xwm2t1sq. mt2sq.m 丄 m+ v-9 <?+ 1 -1txwm3lz 2 hrs lkohm结果：原电路输出功率及负载功率如下图原电路输出功率原电路负载功率则原电路效率 n =24.320/25.5220.953 方法一输出功率及负载功率如下图方法一输出功率方法一负载功率则方法一效率 n =28.658/29.7200.964方法二输出功率及负载功率如下图方法二输出功率方法二负载功率则方法二效率 n =34.711/35.0600.990结论分析：方法一在感性负载两端并联电容，是负载所需的无功功率从无功电源 获得部分或全部补偿，提高了设备的利用率。方法二用高压输电，采用变压器，升高电压，乙元件电阻不变，线路 的电流增大，因而，乙电压增大，而p=uicos 0 ,所以p值增大。 因此，以上两种方法都能提高电力传