电路仿真实验报告模板讲解

1、电路仿真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进行直流工作点的分析和直流扫描的操作步骤。二、原理与说明对于电阻电路，可以用直观法列些电路方程，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

2、析了。三、实验示例1、利用Pspice绘制电路图如下R12、仿真（1）点击 Psipce/New Simulation Profile,输入名称；（2）在弹出的窗口中 Basic Point是默认选中，必须进行分析的。点击确定。（3）点击Pspice/Run或工具栏相应按钮。（4）如原理图无错误，则显示 Pspice A/D窗口。（5）在原理图窗口中点击V,l工具栏按钮，图形显示各节点电压和各元件电流值如下。 0四、思考与讨论1、 根据仿真结果验证基尔霍夫定律根据图1-1 , R1节点：2A+2A=4A,R1,R2,R3构成的闭合回路：1*2+1*4-3*2=0，满足基尔霍夫定律。2、 由图1

3、-3可知，负载电流与US1呈线性关系，Ir3=1.4+（1.2/12） Usi=i.4+o.i Usi，式中1.4A表示将U置零时其它激励在负载支路产生的响应，O.1US1表示仅保留U，将其它电源置零（电压源短路，电流源开路）时，负载支路的电流响应。3、若想确定节点电压 Un1 随 Us1 变化的函数关系，应如何操作？应进行直流扫描，扫描电源 Vs1 ，观察 Un1 的电压波形随 Us1 的变化，即可确认其函数关系！4、若想确定电流 Irl 随负载电阻 RL 的变化的波形，如何进行仿真？将RL的阻值设为全局变量 var，进行直流扫描，观察电流波形即可。五、实验心得1、由实验图形和数据可知实验中

4、的到的曲线满足数据变化规律，得到的函数关系式是正确的。2、通过仿真软件可以很方便的求解电路中的电流电压及其变化规律。实验二 戴维南定理和诺顿定理的仿真一、实验目的（1）进一步熟悉仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。学习Probe 窗口的简单设置。（2）加深对戴维南定理与诺顿定理的理解。二、原理与说明戴维南定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻的串联的支路 来代替，该电路的电压等于原网络的开路电压， 电阻等于原网络的全部独立电压源置零后的输入电阻。 诺顿定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电流源与电导的并联的支路来 代替，

5、该电路的电流等于原网络的短路电流，电导等于原网络的全部独立电源置零后的输入电导。三、实验内容（1）测量有源一端口网络等效入端电阻和对外电路的伏安特性。 其中 U1=5V,R1=100 Q,U2=4V,R2=50 Q ,R3=150 Q。（2）根据任务 1 中测出的开路电压，输入电阻组成等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安 特性。（3）根据任务 1 中测出的短路电流，输入电阻组成等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安 特性。四、实验步骤（1） 在Capture环境下绘制编辑电路，包括原件、连线、输入参数和设置节点等。分别编辑原电路、 戴维南等效电路和诺顿等效电路。（2） 为测量原网络的伏安

6、特性，RI是可变电阻。为此， RI的阻值要在“ PARAM中定义一个全局 变量 var 同时把 Rl 的阻值野设为该变量 var 。（3） 设定分析类型为“ DC Sweep “，扫描变量为全局变量 var，并具体设置线性扫描的起点为 IP,终点为IG,步长为IMEG 。重新设定扫描参数，扫描变量仍为全局变量var，线性扫描的起点为1,终点为10k，步长为100。重新启动分析，进入 Probe窗口。选择 Plot= Add Plot增加两个坐标轴，选择 Plot= X Axis Settings= Axis Variable ,设置横轴为 V ( RL:2 )，选择 Trace= Add 分别

7、在三个轴上加 l(RL)、l(RLd)和 I(RLn) 变量。显示结果如图。 Ed】曲 Edil BaerLrA l,E9bilindwr BeJp 奇J XU -X 母F| 93OU.1ICI 3TI1 鲁 QB乓 Dr- w5 Hat礬否L.五、思考与讨1、戴维南定理和诺顿定理的使用条件是什么?戴维南定理和诺顿定理只适用于线性元件。六、实验结果1、经过计算出等效参数，将原电路等效成戴维南电路和诺顿电路，进行实观察。2、由曲线可分析得知戴维南等效电路和诺顿等效电路的试验曲线与原电路基本相同，由此可以说明 戴维南定理和诺顿定理的正确性。实验三 正弦稳态电路分析和交流扫描分析一. 实验目的(1)

8、 学习用Pspice进行正弦稳态电路的分析。(2) 学习用Pspice进行稳态电路的交流扫描分析。(3) 熟悉含受控源电路的联接方法。二. 原理与说明在电路中已经学过，对于正弦稳态电路，可以用向量法列写电路方程(之路电流法.节点电压法，回路电流法。),求解电路中各个电压和电流的振幅(有效值)和初相位(初相角)。Pspice软件是用向量形式的节点电压法对正弦稳态电路进行分析的。三. 实验示例(1)正弦稳态分析。以图示电路为例，其中正弦电源的角频率为10Krad/s，要求计算两个回路中的电流。a.在capture环境下编辑电路，互感用符号“XFRM-LINER表示。参数设置如下：L1-VALUE丄

9、2-VALUE为感抗，COUPLE为耦合系数。b设置仿真，打开分析类型对话框，对于正弦电路分析要选择ACSweep.单击该按钮后，可以打开下一级对话框交流扫描分析参数表，设置具体的分析参数。对于图示的电路，设置为：ACSweep Type 选择为 Li near, Sweep Parameters 设置为-Start Freq (起始频率)输入 1592 , End Freq (终止频率)也输入 1592, Total Pts (扫描点数)输入 1.c.运行软件仿真计算程序，在Probe窗口显示交流扫描分析的结果。d .为了得到数值的结果，可以在两个回路中分另假置电流打印机标识符。如图所示，其

10、中电流 打印机标识符的属性设置分别为l(R1)和l(C1),设置项有(AC,MAG,REAL,PHASE,IMAG.即得到仿真的结果输出。FREQIM(V_PRINT1)IP(V_PRINT1)IR(V_PRINT1)II(V_PRINT1)1.592E+032.268E-038.987E+015.145E-062.268E-03FREQIM(V_PRINT2)IP(V_PRINT2)IR(V_PRINT2)II(V_PRINT2)1.592E+032.004E+008.987E+014.546E-032.004E+00C110u四、思考与讨论1为了提高功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时

11、增加了一条电流之路，但电路 的总电流却减小了，此时感性元件上的电流和功率却不变。2提高线路的功率因数只采用并联电容的方法，而不采用串联法是因为串联会改变感性 负载上的电流，增加了电路的总功率。并联的电容不是越大越好，电容过大反而会使功 率因数减小。实验四一阶动态电路的研究一. 实验目的(1) 掌握Pspice编辑动态电路、设置动态元件的初始条件、掌握周期激励的属性及对动态电 路仿真的方法。(2) 理解一阶RC电路在方波激励下逐步实现稳态充放电的过程。(3) 理解一阶RL电路在正弦激励下，全响应与激励接入角的的关系。二. 原理与说明电路在一点条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定

12、状态。从一种稳定状态 转到另一种新的状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程的，这个物理的过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往是短暂的，所以电路的过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又 称为暂态过程。三. 实验示例(1 )分析图示RC串联电路在方波激励下的全响应。其中方波激励图如图所示，电容的初始电压为 2V (电容Ic设为2V)。a)编辑电路。其中方波电源是SOURCES中的VPULSE电源。并且修改方波激励的属性。为分辨电容属性，电容选取 Analog库中的C-elect (电容Ic设为2V。b)设置分析的类型为 Transient。其中 Print Step 设为 2ms,

13、 Final Time 设为 40ms。c)设置输出方式。为了观察电容电压的充放电过程与方波的激励关系，设置两个节点电压标识符以获得激励和电容电压的波形，设置打印电压标识符 VPRINT1以获取电容电压数值输出。d)仿真计算及结果分析。经计算得到输出图形。0SiMlhiu r皿GjrrtflLb mWOIEI-Fy-iji- | .hhijl-IXIBUnEl-hr.frjM u | mJ riMlh爼 riibririi ICiril i in uJhnbA u 37貳应 h SI MP1 fr If细心Ehu mvl rd.nLM4fs-feUHF.*. AfAinLaTthlsi-iil

14、1. h-.iLyna dkuaJiriSlMlhhn 2 . L/C时，零输入响应中的电压、电流具有非周期的特点，成为过阻尼状态。当R 2当当振荡状态，电感和电容通过电流来实现能量交换，由于电阻总是消耗能量（此时消耗能量较小），使整个系统的能量不断减少，从而使电容电压的振幅值衰减。当当时，电路处于非振荡状态,由于电阻较大，消耗的能量较多，从而“阻碍”了电容和电感之间能量的传递，故称之为“过阻尼”R = 2当时，电路处于临界状态，由于此时能量没有消耗，故此时电容电压幅值不会衰减，而是等幅振荡。实验六频率特性和谐振的仿真-、实验目的（1）学习使用PSpice软件仿真分析电路的频率特性。（2）掌握

15、用PSpice软件进行电路的谐振研究。（3）了解耦合谐振的特点。二、原理与说明（1）在正弦稳态电路中，可以用相量发对电路进行分析。电路元件的作业是用复阻抗（有时也 简称阻抗）Z表示，复阻抗Z不仅与元件参数有关，还与电源的频率有关。因此，电路的输出（电 压、电流）不仅与电源的大小（有效值或振幅）有关，还与电源的频率有关，输出（电压、电流）傅氏变换与输入（电压源、电流源一）傅氏变换之比称为电路的频率特性。（2）在正弦稳态电路中， 对于含有电感L和电容C的无源一端口网络， 若端口电压和端口电流 同相位，则称该一端口网络为谐振网络。谐振既可以通过调节电源的频率产生，也可以通过调节电容元件或电感元件的参

16、数产生。电路处于谐振时，局部会得到高于电源电压（或电流）数倍的局部 电压（或电流）。（3）进行频率特性和谐振电路的仿真时，采用“交流扫描分析”，在Probe中观测波形，测量所需数值。还可以改变电路或元件参数，通过计算机辅助分析，设计出满足性能要求的电路。（4）对滤波器输入正弦波，令其频率从零逐渐变大，则输出的幅度也将不断变化。把输出降为其最大值的（1/2）多对应的频率称为截止频率，用 3 c表示。输出大于最大值的（1/2）的频率范围 就称为滤波器的通频带（简称通带），也就是滤波器能保留的信号的频率范围。各类滤波器的通频带定义如图6-1所示。（5）对滤波器电路的分析可以用PSpice软件采用“交

17、流扫描分析”，并在Probe中观测波形，测量滤波器的通频带，调节电路参数，以使滤波器满足设计要求。三、示例实验（1）双T型网络如图6-2所示。分析该网络的频率特性。分析网络的频率特性，须在 AC Sweep的分析类型下进行。编辑电路，输入端为1V的正弦电压源，从输入端获取电压波形。V图6-2 双T型网络实验电路仿真设置:图6-4 双T型网络的幅频特性从图6-4可以看出，这是一个带阻滤波器，低频截止频率近似为182Hz，高频截止频率近似为3393Hz，带阻宽度 3211Hz。四、思考与讨论（1）同一电阻、电感、电容原件做串联和并联时，电路的性质不同。因为当串联电路呈 感性时，并联电路可能呈容性；

18、串联电路呈容性时，并联电路可能呈感性。当串联电路 发生串联谐振时，电容和电感相当于短路，而此时对于并联电路来说可能发生并联谐振， 并联支路相当于开路。（2）频率对电路的性质有影响。频率不同时，容抗和感抗都会随之而改变，从而可能使 原来呈感性的电路转而呈容性，也可能使原来呈容性的电路变为感性。当发生谐振时， 还会使电路呈阻性。实验七三相电路的研究一实验目的通过基本的星形三相交流电的供电系统实验，着重研究三相四线制和三相三线制，并对某一相开路、短路或者负载不平衡进行研究，从而熟悉三相交流电的特性。二原理与说明1. 利用三个频率50Hz、有效值220V、相位各相差120度的正弦信号源代替三相交流电。

19、2 星形三相三线制负载不同时的电压波形变化及相应的理论。3 .星形三相四线制：三相交流源的公共端N与三相负载的公共端相连。4 .当三相电路出现若干故障时，对应电压和电流会发生什么现象去验证理论。三示例实验1、电路图如下所示，其中电源为三相对称电源，负载分为两种情况：一种情况是三相对称负载, 另一种情况是不对称三相负载。（注：图中R4=1M，为Pspice提供一个虚拟零电位）。0V1,V2,V3 设置为 Vac=220V,Vampl=311V，freq=50Hz，在capture中绘制如上所示电路图,Voff=0，phase分别为0，-120，120三相负载阻值均为 100K。(b) 设置 Tr

20、ansient 分析的 run time 为 40ms。(c) 运行仿真，得到电压波形如下：SCStEJiATI CJI -Pro j? - PS pice- A/D - Lproj ? -SCHEfBAT 1 Cl -Pro j ? (act1-八1.臣1中 Ei. 2acrLan 丄匸越i gLrf T#Ld 直iEkrr 日“p 氈jI 母|HM血F 口 4?tap|11筍目空巳|貼知自代实型JTf +二円 Pr.r.i. HnuTDCi；! | n ,i.Bri|jr iufidriri-h.j7 -. j feauJiaf T nfanbirf rir 1j43.1Him ql 二F

21、(m 侃IM s MCir! 1 raal in ud ahnba u va |Zb3b3lu puL Tai lrri亠al KanL|iLiHim nbL av*! J l* BunnUfaTa MinU. Aa*Lrii i: fkhiilaJfLJJl Jyw fi *沁Mrpzj上 F IIUHi- rinttiiri-Fi. .(d) 改变其中一相负载的阻值R仁50K，重新运行仿真，得到结果如下:(e) 分别将R1的阻值减小为10K,5K,1K,得到不同的电压波形如下:R1=10K:ISSOtlfJCATlCl-rrojT - H-SpiceA/B l projrCHEHATIC

22、-FrojZ (active) 1- FlQ taJii KdLtSmJwiLiri Ieki LmT&aLi landin* Qijp 彌1吕xSiMlhiu r皿GjrrtriLb -Hnmci-py町厂 I 3 hh*ik-jt-izmurmjt u | mJ riMlh爼 riibririi ICiril i in uJhnbA u 37貳应 h SI MP1 fr If细心Ehu mvl rd.nLM4fs-feUHF.*. AfAinLaTthlsi-iil1. h-.iLyna dkuaJiriSlMlhhn 9141F-ar H*L队 peitt f IR1=5K:卫.fir

23、W 9I 沁 T-yR1=1K:SiMlhiu r皿GjrrtriLb -Hnmci-py町厂 I 3 hh*ik-jt-izmurmjt u | mJ riMlh爼 riibririi ICiril i in uJhnbA u 37貳应 h SI MP1 fr If细心Ehu mvl rd.nLM4fs-feUHF.*. AfAinLaTthlsi-iil1. h-.iLyna dkuaJiriSlMlhhn * IfdLt 血*LEh j,ExcaTqLb Jandn- UiJp 痛|吕K |和|H肮舛目Q融警可环.Th*SlMlhUa rTSjj m rrtflLb -HHmci-Py町

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