5 章 multisim8 在电路基础中的应用

5 Multisim8 在电路基础中的应用 电路基础是电类专业的理论基础课，对电路基础中的定律、定理、分析方法的理解和掌握是学好电类专业其他后续课程的基础。在 Multisim仿真环境中有大量的电路模型和各种测试仪器，如电源、信号源、受控源、变压器、电阻、电容、电感等，测试仪器如万用表、示波器、瓦特表等。并有各种仿真分析方法可用于电路的分析，如电路的静态分析、瞬态分析、傅立叶分析等。本章通过对电路基础中的主要分析方法、电路定理的仿真分析，一方面使读者明确 Multisim在电路基础中的应用方法，另一方面也可加深对电路基础中基本理论、基本概念的理解和掌握，同时也为电路实验课奠定良好的基础。 5.1 结点分析法的仿真分析 (1)说明： 结点分析法是以电路的独立结点的电压为变量，求出电路中相对于参考结点的各独立结点电压后，进而求出指定支路的电压和电流。但当电路的结点较多时，计算时需要求解多元方程组，但利用 Multisim中提供的测量仪器或分析方法，可以方便的测得各点电压。本节以结点分析法电路为例，分别用 DC Operating Point（ 静态工作点）分析法和采用虚拟仪器分析电路的输出电压 UO， 说明用 Multisim分析计算电路中的各结点电压的过程。 (2)仿真电路(3)仿真结果5.2 戴维南等效电路的仿真分析 (1)说明： 在电路分析中，戴维南定理是一项重要内容，利用戴维南定理可将有源一端口表示为电压源和等效电阻的串联，从而简化电路，给电路分析带来方便。 (2)仿真电路(3)仿真分析5.3 叠加定理的仿真分析 (1)说明： 叠加定理是电路理论中的重要定理，可用 Multisim分析验证。叠加定理指在线性电路中，电路中的响应是电路中各独立源单独作用时引起的响应的代数和。以电路 5-12为例，求电路中的电压 U。 (2)仿真电路(3)仿真分析5.4 电路过渡过程的仿真分析 (1)说明： 当电路中含有惰性元件电容或电感时，在电路发生换路（电路的结构改变或元件参数变化）时，则电路出现过渡过程（暂态），本节以一阶电路和二阶电路为例，分析电路的过渡过程，即电容或电感的充放电过程。在Multisim中，用虚拟示波器可方便观察电容或电感两端的电压变化。 (2) 5.4.1 一阶电路的过渡过程 (3) 5.4.2 二阶电路的过渡过程 5.4.1 一阶电路的过渡过程(1)仿真电路5.4.1 一阶电路的过渡过程(2)仿真分析 充 放电过程5.4.1 一阶电路的过渡过程(2)仿真分析 充 放电过程 (c=100F )5.4.2 二阶电路的过渡过程(1)仿真电路5.4.2 二阶电路的过渡过程(2)仿真分析 取 R=5K， R 2， 放电过程为过阻尼的非振荡放电 5.4.2 二阶电路的过渡过程(2)仿真分析 取 R=2K， R=2， 为临界阻尼，放电过程为非振荡放电 5.4.2 二阶电路的过渡过程(2)仿真分析 取 R=0.5K， R 2， 为欠阻尼，放电过程为振荡放电 5.4.2 二阶电路的过渡过程(2)仿真分析 若 R=0， 则放电过程为等幅振荡过渡过程 5.5 电路谐振的仿真分析 (1)说明： 电路中对谐振现象的研究有着重要的意义。一方面谐振现象在科学技术中得到了广泛的应用；另一方面在某些情况下电路中发生谐振又会破坏电路的正常工作，要加以避免。本节以串联谐振电路为例，分析电路的谐振现象。在 Multisim中，用虚拟频率特性仪（ Bode Plotter） 可方便观察电路的频率特性。 (2)串联谐振分析5.5 电路谐振的仿真分析串联谐振电路5.5 电路谐振的仿真分析串联谐振分析 -串联谐振电路的幅频特性（ Q=10） 5.5 电路谐振的仿真分析串联谐振分析 -串联谐振电路的相频特性 5.5 电路谐振的仿真分析串联谐振分析 -串联谐振电路的幅频特性（ Q=1） 5.5 电路谐振的电路总结对于 RLC串联谐振电路来说，不同的 Q值对应的幅频特性曲线不同， Q值越大，对应的幅频特性曲线越尖，电路的选择性越好，若用串联谐振电路作为无线电检波电路，意味着其灵敏度越高，但抗干扰能力则降低； Q值越小，对应的幅频特性曲线越钝，电路的选择性变差，若作为无线电检波电路，意味着其灵敏度降低，但抗干扰能力会提高。所以，串联谐振电路的 Q值大小，要视不同的应用场合具体选择，不可一概而论。 5.6 最大功率传输的仿真分析 含源一端口 NS向终端负载 Z传输功率，当传输的功率较小（如通讯系统、电子产品），而不主要考虑传输效率时，常常要研究使负载获得最大功率（有功功率）的条件。由电路理论知识，若满足条件：Z = Req jXeq = Zeq* 则负载 Z可获得最大功率： Pmax = 。 5.6 最大功率传输的仿真电路 5.6 最大功率传输的仿真电路负载有功功率和负载参数关系： 序号 负载参数 负载有功功率（ mW） 负载功率因数电感 20 mH（ %） 电位器 2K（ %）1 50 50 24.999 0.9952 50 0 0.000 0.0003 50 20 20.406 0.9704 50 40 24.684 0.9925 50 60 24.805 0.9976 50 80 23.667 0.9987 50 100 22.228 0.9998 5 50 24.951 1.0009 20 50 24.973 0.99910 40 50 24.998 0.99711 60 50 24.997 0.99312 80 50 24.966 0.99713 100 50 24.948 0.99114 30 30 23.422 0.99515 80 80 23.656 0.9955.7 三相电路的仿真分析 电力系统中电能的生产、传输和供电方式绝大多数都采用三相制。三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成的。三相电路是电路理论中的一个重要内容，本处以对称三相电路为例，用 Multisim软件对其进行仿真分析，一方面验证并加深理解三相电路理论，另一方面使读者初步了解三相电路的仿真方法。5.7.1 对称三相电路的电压分析 对称三相电路：5.7.1 对称三相电路的电压分析 对称三相电路电压波形：5.7.2 三相电路的功率 对称三相电路：5.8 网络函数的仿真分析 网络函数是电路的固有品质，其零极点在 S平面上的分布与网络的时域响应有着密切的关系，本处以二阶电路 5-38为例