基于PSPICE的节点电压分析和谐振分析

1、1 Pspice的简介1.1 PSPICE的起源与发展用于模拟电路仿真的SPICE软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助 设计小组利用FORTIAN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE 的正式版SPICE2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写，并由MICROSIh公司推出。1988 年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真 软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿 真软件。PS

2、PICE是较早出现的EDA软件之一，在电路仿真方它的功能可以说是最为强大， 在国内被普遍使用。1.2 PSPICE的组成1.2.1 电路原理图编辑程序 SchematicsPSPICE的输入有两种形式，一种是网单文件形式，一种是电路原理图形式，相对而 言后者比前者较简单直观，它既可以生成新的电路原理图文件，又可以打开已有的原理图 文件。电路元器件符号库中备有各种原器件符号，除了电阻，电容，电感，晶体管，电源 等基本器件及符号外，还有运算放大器，比较器等宏观模型级符号，组成电路图，原理图文件后缀为.sch。图形文字编辑器自动将原理图转化为电路网单文件以提供给模拟计算程 序运行仿真。1.2.2激励

3、源编辑程序Stimulus EditorPSPICE中有很丰富的信号源，如正弦源，脉冲源，指数源，分段线性源，单频调频 源等等。该程序可用来快速完成各种模拟信号和数字信号的建立与修改，并且可以直观而方便的显示这些信号源的波形。1.2.3 电路仿真程序PSPICE A/D模拟计算程序是PSPICEA/D也叫做电路仿真程序，它是软件核心部分。在PSPICE4.1 版本以上，该仿真程序具有数字电路和模拟电路的混合仿真能力。它接收电路输入程序确定的电路拓扑结构和原器件参数信息， 经过原器件模型处理形成电路方程， 然后求解电 路方程的数值解并给出计算结果，最后产生扩展名为 .dat的数据文件和扩展名为.

4、out的 电路输出文本文件。模拟计算程序只能打开扩展名为 .cir的电路输入文件，而不能打开 扩展名为.sch的电路输入文件。因此在Schemayics环境下，运行模拟计算程序时，系统 首先将原理图.sch文件转换为.cir文件，而后再启动PSPICE A/D进行模拟分析。124输出结果绘图程序ProbeProbe程序是PSPICE的输出图形后处理软件包。该程序的输入文件为用户作业文本 文件或图形文件仿真运行后形成的后缀为.dat的数据文件。它可以起到万用表，示波器和 扫描仪的作用，在屏幕上绘出仿真结果的波形和曲线。随着计算机图形功能的不断增强， PC机上windows95,98,2000/

5、XP的出现，Probe的绘图能力也越来越强。1.2.5模型参数提取程序 Model Editor电路仿真分析的精度和可靠性主要取决于元器件模型参数的精度。尽管PSPICE的模型参数库中包含了上万种元器件模型，但有时用户还是根据自己的需要而采用自己确定 的元器件的模型及参数。这时可以调用模型参数提取程序 Model ED从器件特性中提取该 器件的模型参数。3.6元件模型参数库LIB1.3 PSPICE的模拟功能1.3.1直流分析直流工作点是电路正常工作的基础。通过对电路进行直流工作点的分析，可以知道电路中各元件的电压和电流，从而知道电路是否正常工作以及工作的状态。一般在对电路进行仿真的过程中，首

6、先要对电路的静态工作点进行分析和计算。直流扫描分析主要是将 电路中的直流电源、工作温度、元件参数作为扫描变量，让这些参量以特定的规律进行扫 描，从而获取这些参量变化对电路各种性能参数的影响。直流扫描分析主要是为了获得直流大信号暂态特性。1.3.2暂态分析非线性暂态分析简称为暂态分析。暂态分析计。算电路中电压和电流随时间的变化， 即电路的时域分析。这种分析在输入信号为时变信号时显得尤为重要。时域分析是指在某一函数激励下电路的时域响应特性。 通过时域分析，设计者可以清楚地了解到电路中各点 的电压和电流波形以及它们的相位关系，从而知道电路在交流信号作用下的工作状况，检查它们是否满足电路设计的要求。1

7、33交流分析线性小信号交流分析简称为交流分析。它是 SPICE程序的主要分析功能。它是在交 流小信号的条件下，对电路的非线性元件选择合适的线性模型将电路在直流工作点附近线 性化，然后在用户指定的范围内对电路输入一个扫频信号，从而计算出电路的幅频特性、 相频特性、输入电阻、输出电阻等。这种分析等效于电路的正弦稳态分析即频域分析。频域分析用于分析电路的频域响应即频率响应特性。这种分析主要用于分析电路的幅频特性 和相频特性。1.3.4灵敏度分析灵敏度分析包括直流灵敏度分析和蒙特卡罗分析两种。直流灵敏度分析业称为灵敏度分析。它是在工作点附近将所有的元件线性化后，计算各元器件参数值变化时对电路性能影响的

8、敏感程度。通过对电路进行灵敏度分析，可以预先知道电路中的各个元件对电路的性能影响的重要程度。对于那些对电路性能有重要影响的元件，要在电路的生产或元件的选择时给予特别的关注。1.3.5统计分析统计分析主要包括蒙特卡罗分析和最坏情况分析。蒙特卡罗分析是在考虑到器件参 数存在容差的情况下，分析电路在直流分析、交流分析或暂态分析时电路特性随器件容差 变化的情况。另一种统计分析是最坏情况分析，它不仅对各器件参数的变化逐一进行分析, 得到单一器件对电路性能的灵敏度分析，同时分析各器件容差对电路性能的最大影响量 （最坏情况分析），从而达到优化电路的目的。2. 基于PSpice节点、支路分析分析2.1节点、支

9、路分析电路原理在电路中任意选择某一节点为参考节点，其他节点为独立节点，这些节点与参考节点之间的电压成为节点电压，节点电压的参考极性是以参考节点为负，其余独立节点为正。 由于任一支路都连接在两个节点上，根据KVL不难断定支路电压就是两个节点电压之差。 如果每一个支路电流都可由支路电压来表示，那么它也一定也可以用节点电压来表示。在具有n个节点的电路中写出其中（n-1 ）个独立节点的KCL方程，就得到变量为（n-1 ）个 节点电压的共（n-1 ）个独立方程，称为节点电压方程，最后由这些方程解出节点电压， 从而求出所需的电压、电流。这就是节点电压法。对一个具有b条支路和n个节点的电路，当以支路电压和支

10、路电流为电路变量列方程 时，总共有2b个未知量。为了减少求解的方程数，可以利用元件的VCF将各之路电压以支路电流表示，然后代入 KVL方程，就得到以b个支路电流为未知量的b个KVL和KCL 方程。这种方法称为支路电流法。2.2节点、支路分析电路图2.2.1设计原理图运行 Oread Family Release 9.2 Lite Edition中的 Capture CIS Lite Edition，新建空白项目Project，命名为jiedianzhilufenxi文件，如果找不到相应的原件通过 addlibrary 键来添加元件库。本次课程设计中要用到的是SOURC及ANALOGJ元件库。然

11、后按表2-1选择相应的元器件，放到合适的位置，连线，然后修改各个元件的参数，绘制原 理图结束。2DVdCR1Wr-10回賂匚丄R210回賂匚210 R52MO图2-1节点、支路分析电路图此电路为简单的串并联电路，其中 y为直流电压源，输出20V的电压，r4与r5并联 后在串联R2所得到的等效电阻再与R3相并联后，再与Ri串联接在直流稳压源的两端。图 中还插入了三个节点分别是 No,N!,N2。其中No为参考地点，Ni为其中一个节点，此处电压设为Uni， N2为另一个节点，此处电压设为Un2。如表2 1为节点、支路分析电路所用到的器件表2 1节点、支路分析电路所用到的器件器件模型模型库电阻R1R

12、/An alog_p电阻R2R/An alog_p电阻R3R/An alog_p电阻R4R/An alog_p电阻R5R/An alog_p直流电压源V1VDC/Source地00/Source2.2.2节点、支路分析电路仿真过程说明画好原理图后，设置仿真参数。点击旦口LL仿真按钮中最左边的一个来仿真，首先命名，然后设置相应的参数 Analysis Type设为DCSweep Options选Primary SweepSweep variable 选 Voltage source ，其 n ame 中写 V1； Sweep 中选 Lin ear，其三个参量设置为 OV、20V、1V。设置好后，

13、执行 丨/中的最右边的三角形按钮，出现Probe窗口。执行Trace下Add Trace命令，选择要显示的内容，如（IR1,Ir2等）即可查看相应的图表。2.2.3对节点、支路分析电路图的理论分析方法一：利用支路电流法解题的步骤：（1）任意标定各支路电流的参考方向和网孔绕行方向。（2） 用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程。有 n个节点，就可以列出 n-1个独立电流方程。（3）用基尔霍夫电压定律列出L=b-（n-1 ）个网孔方程。 说明：L指的是网孔数，b指是支路数，n指的是节点数。（4）代入已知数据求解方程组，确定各支路电流及方向。禾I用以上步骤，设电压源 VI的电压为U1。可通过支路电流法列

14、写的全部方程为节点N1 :_ 1 R11 R21 R = 0节点N2 :_ 1 R21 R41 R = 0回路1:Ir1*R1 Tr3* R3 二Ui回路2:Hr3* R3lR2* R2lR4* R4 =0回路3:-|R5* R5 lR4*R0分别算得流过Ri的电流为I R1Ui(R2 R4/R5/ R3) R1流过R2的电流IR2Ui*R3(R2 : R4 / R5) / R : R R2 : R : R4 / R5流过Rg的电流为I R3Ui*R2+R4/R5(R2R4/ R5) /R3RiR2R3R4/R5流过的R4电流为Ir4U i*R2 + R4 R5*R5(R2R4/R5)/R3R

15、iR2R3Rt /R5民R5流过的R5电流为I R5U i*R2 + R4 R5*R4(r2r4/r5 ) /r3R!r2r3r4/R5R4R5同样可以推得各个节点电压的大小：其中选取NO的电压为参考地点，其电压值始终为 0， 从而可以推得节点 Ni 的电压值为Uni=Ir3*R3S* R2 氏"R5 * R3,节点N2的电压值为(R R4/ R5)/ R3 + Ri R2 十 R3 + 艮 / R5U N2_ * RJ*R2 R4 Rs* p * RR4 44(R2R4/R5MR3RiR2R3R4/R5R4R5UiR5电阻Ri两端的电压值Urj二Uj-Uni 电阻R2两端的电压值U

16、R2二U N1 -U N2电阻R3两端的电压值U R3 =U Ni电阻R4两端的电压值U R4 =U N2电阻Rs两端的电压值U R5 =U N2方法二：利用节点电压法解题步骤：(1)选择参考节点，设疋参考方向(2)求节点电压U(3)求支路电流通过此方法同样可以列写的全部节点电压方程为节点N11R2*UN2UiRi1111 *c节点 N2 ()*UN2UN1=0R2 R4 R5R2分别算得：N1 的电压值 Un1=Ir3*R35* R2 R4 R5 * R3,(R2 + R4 / R5) / R3 + R| R2 + R3 + R4 / R5N2的电压值UN2 =Ir4* R4U 1* R2

17、+ R4 R5*R5(r2r/r5) /r3R|r2r3r4/R5R4R5同样可以通过节点N1和N2的电压值计算出:流过R1的电流为I R1U(R2 R4/R5/RO R1流过R2的电流Ir2Ui*R3(R2R4/R5MR3RR2 R3 R4/R5流过R3的电流为.U1* R2+R4/R51 R3 (R2 + R4 R5) R3 + & R2 + Rj + R4 R5流过的r4电流为.U1*R2+R4/R5*R51 R4 (R2R4/R5)/RjR1R2R3R4/R5R4R5流过的R5电流为I R5U1*R2+R4/R5*R4(R2 R4R5)R3 R R2 R3 R4R5 R4 R5

18、电阻R1两端的电压值 Ur1=U1-Un1电阻R2两端的电压值U R2二U N1 -U N2电阻R3两端的电压值U R3 =U N1电阻R4两端的电压值Ur4二Un2电阻R5两端的电压值U R5 =U n2由这些电流电压的表达式可以看出，各电压电流随U1的变化都是直线变化的，所以可以推测仿真出来的图像是线性的关系23节点、支路分析仿真曲线2.3.1支路电流仿真曲线如图22中从上到下依次是Ri,R2,Rs的电流随电压源V1的变化曲线V_V1图2 2Ri,R2,R3的电流随电压源Vi的变化曲线如图23从上到下依次是R2,R4,R5的电流随电压源Vi的变化曲线600mAV_V1图2 3&,民

19、尺的电流随电压源V的变化曲线2.3.2节点电压仿真曲线如图2 4中从上到下依次是N2,N1,N0节点电压随U1的变化而变化的曲线10V图24 N2,N1,N0节点电压随5的变化而变化的曲线如图2 5中从上到下依次是R1,R2两端的电压随U1的变化而变化的曲线12VQ V1(R1) - V2(R1)V1(R2) - V2(R2)V_V1图2 5尺,只2两端的电压随Ui的变化而变化的曲线如图2 6中是R3两端的电压和Uni随Ui的变化而变化的曲线(两曲线重合)V(N1) V2(R3) V_V1图2 6R3两端的电压和Uni随Ui的变化而变化的曲线如图2 7中是R4,Rs两端的电压和Un2随Ui的变

20、化而变化的曲线(三曲线重合)4.0VV2(R4)V2(R5) V(N2)V_V1图2 7R4,R5两端的电压和Un2随Ui的变化而变化的曲线2.4.节点、支路分析仿真结果分析和结论2.4.1支路电流仿真曲线分析如图22中从上到下依次是Ri,R2,R3的电流随电压源Ui的变化曲线，如图23从 上到下依次是R2,R4,R5的电流随电压源Ui的变化曲线，从图中可以看出，Ri，R2的电流 都是随Ui的增加而增加，并且Ri的电流变化速度更加快。这与理论分析中Ir15，Ir25*&是现符合(r2r4/r5/R3)Ri(r2r4/r5)/ r3rr2r3r,/r5的，显然有Iri Ir2然而R3.R

21、4.R5的电流值却是随Ui的增加而正向增大，这是因为实验中所用的原理图(图2-i)中的R3.R4.R5的管脚(pspice中默认是从i流向2)与实际电 流的流向是相同的，所以仿真出来的结果是个正值。不难发现其斜率的大小的绝对值也是UiR3r2R, / r5（R2 民只5）民 Ri R2 R3 R4/R5U 1*R2 +R4 R5*R5(R2R4 R5) R3RR2R3Rt/ R5R4R5的斜率大小是相同的U 1*R2 + R4 R5*R4(r2r4/ R5) / r3r1r2R3/r5r4r5同时在图22当横坐标Ui值相同时，IR2的绝对值和IR3绝对值的和是等于Iri的绝对值 的，在图23当

22、横坐标Ui值相同时，Ir4的绝对值和Ir5绝对值的和是等于Ir2的绝对值 的。这与电路理论中的“对于集中参数电路中的任何一个节点，在任一时刻，流出此节点 的电流之和等于流入此节点的电流之和”是相符合的。2.4.2节点电压仿真曲线分析如图24中从上到下依次是N2,N1,N0节点电压随Ui的变化而变化，其中Uno是一 条恒为0的直线，因为 N0节点地的电压为接地点电压，节点N1就是R,两端的电压Uni5*R2R4R5*r3，节点 N2的电压就是(R2R4/R5)/R3- RiR2R3R4/R5Un25*R2R4/R5* * R4，这些都是与理论分析完全相(&R4/R5MR3RiR2RjR4

23、/R5R4R5符合。如图25中从上到下一次是Ri,R2两端的电压随Ui的变化而变化，由理论值：电阻Ri两端的电压值Uri=Ui-Uni，电阻R2两端的电压值Ur2=Uni-Un2，可以得到电阻Ri 两端的电压值 Uri是大于电阻R2两端的电压值 Ur2，因此Uri的曲线斜率是大于Ur2曲线斜率的，这是与理论分析完全相符合如图2 6中是R3两端的电压和Uni随Ui的变化而变化的曲线，两曲线重合，因为理 论上R3两端的电压和Uni是相等的，它们的曲线必然是重合的，因此图 26中的曲线与 理论分析完全相符合。如图2 7中是R4,R5两端的电压和Un2随Ui的变化而变化的曲线，三曲线重合，这是因为R4

24、和R5两端的电压是相等的，并且它们的电压是和Un2相等的，R4,R5，Un2三者的曲线必然是重合的，因此图27中的曲线与理论分析完全相符合。3. RLC串联谐振分析3.1 RLC谐振电路理论分析如图3-1所示为RLC串联电路，在可变频的正弦电压源 Us激励下，由于感抗、容抗 随频率变动，所以电路中的电压、电流响应亦随频率变动。CL图3-1 RLC串联谐振图在RLC串联电路中，引入复述来解决电路中的问题，方法比较清楚明了。设电路中的频率为f,则W=2兀f,用jw表示电路中的变量，则电路的输入阻抗Z（jw）可表示为：Z( jw) = R 十 j wL1IwC1-0频率特性表示为:(jw) = ar

25、cta nwL - wCR|Z(jw)|R2wC在输入电压Ui为定值时，电路中的电流的表达式为:I (jw)二U (jw)R + j wL电路中的电感的电压的表达式为:U L 二 jwLI (jw)二 jwLU (jw)IwCR + j wL - 1电路中的电容的电压的表达式为：U C - I （jw） -U（jw）jwCjwC R+j wL-丄l wC丿可以看出，由于串联电路中同时存在着电感 L和电容C,两者的频率特性不仅相反, （感抗与w成正比，而容抗与w成反比），而且直接相减（电抗角差180°）。由此可知存在一个角频率w0,是感抗和容抗相互完全抵消，即 X（jw0）=0。当w=

26、w0时，X（jw0）=0,电路的工作状况将出现一些重要的特征，现分述如下：当'（jw。）=0，就是I （jw0）与Us（jw0）同相，将电路的这一特殊状态定义为谐振，由于是在RLC串联电路中发生的谐振，又常称为串联谐振。有上述分析可知，谐振发生的条件为：X( jw°) = w°Lw0C由上式可知电路发生谐振的角频率 W0和频率fO为:112 二 LCRLC串联电路的谐振频率只有一个，而且仅与电路中的 L、C有关，与电阻R无关。 W0（或fO ）称为电路的固有频率。因此只有当输入信号 Us的频率与电路的固有频率fO 相同时，才能在电路中产生谐振。取电阻R上的电压U0作

27、为响应，当输入电压Ui的幅值维持不变时，在不同频率的 信号激励下，测出U0之值，然后以f为横坐标，以UO/Ui为纵坐标，绘制出光滑的曲线， 此即为幅频特性曲线1在f = fo =円处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点产生谐振，此时，XL=Xc,2 兀 7LC电路呈纯阻性，电路阻抗的的模为最小。在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压Ui同相位。从理论上讲，此时Ui=UR=UO,LL=U=QUi,式中的Q称为电 路得品质因数。在这三种情况中，谐振频率一直没变，因为由公式:可以看出，谐振频率只取决于电感和电容的大小，与电阻的大小无关。因此只要电 感和电容没变，谐振频率就不会变。对

28、于Q值，由公式Q=wL/R可以得出，Q随电阻增大而减小。我们可计算出，12 二 LCHz =11.254KHzR=15(n 时,R=500 Q时,2 3.14 i2O 1O” O.O1 1O*宀 wL Q R宀 wL Q = 4.216二 1.265R=1000 Q时，Q-詈1 L _120 10-R C = 10001 0.05 10-3.2.RLC串联电路图设计和仿真说明3.2.1设计原理图VAC/Source，电容大小20mF,电阻选择如图3-2为RLC串联谐振电路原理图,电源选择交流电源选择 c/Analog_p,大小 0.05uH ， 电感选择 L/Analog,r/Analog_p

29、，大小选择150欧姆，500欧姆，1000欧姆r4O05uH20mF2,0Vac V1如图3-3到图3-5为三种不同电阻时电阻上电压的幅频曲线图3-2 RLC串联谐振电路图3.2.2仿真过程说明在PSpice的Schematics程序中画好电路图后，按照如图 3-2设置好参数，分别将 电阻的阻值设置为150欧姆、500欧姆、1000欧姆，分别进行仿真，观察模拟结果波形。 设置好参数后，单击Analysis中的Setup进行仿真设置。对此电路图，我们需要分析的 是频率响应，因此选择交流分析（AC Sweep，在弹出的对话框的AC Sweep type中选择Lin ear,意思是以线性方式扫描。在

30、 Sweep Parameters栏中的Start Freq中填100， End Freq中填100k，在Total中填入1000,此项可以改善波形，单击OK即可。再单击PSpice 中的Run或者单击L /中最右边的符号即可进行仿真。在弹出的 Probe窗口中，可 执行Trace/Add Trace 命令，在Trace Expression 文本框中输入自己需要观察的变量即可看到相应的波形。观察波形时为使波形较为美观，采用下面的方法设置：波形出来后,选择 Settings 后出现右侧界面X AxisY AxisI GridY Grid右击，出现如图界面，选择最左边的X Axis后，出现&qu

31、ot;后单击此项3.3. RLC串联谐振电路仿真曲线3.3.1电阻上电压的幅频曲线15mAFrequency图3-3电阻为150欧姆图3-4电阻为500欧姆2.0mA1.5mA1.0mA0.5 mA0A300Hz1.0KHz3.0KHz10KHz30KHz100KHz100HzI(R)J/r/、/、*、-1*- Frequency图3-5电阻为1000欧姆3.3.2电路中电流的幅频曲线如图3-6到图3-8为三种不同电阻时电路中电流的幅频曲线2.0V1.5Vf1 1.:/1.0V0.5V( 0V7 .-亠”寸-1100Hz300HzI.OKHz3.0KHz10KHz30KHz100KHzV1(R

32、) - V2(R)Frequency图3-6电阻为150欧姆2.0 V1.5V匚斗J -/ 1.0V ./ (1X0.5VX/ VZX0V.卜f100Hz300Hz1.0KHz3.0KHz10KHz30KHz100KHzH V1(R) - V2(R)Frequency图3-7电阻为500欧姆图3-8电阻为1000欧姆3.3.3电感上电压和电容上电压的幅频曲线如图3-9到图3-11为三种不同电阻时电感上电压和电容上电压的幅频曲线10V'! 17/01 / fn 1/ / 一 15VI.OKHz3.0KHz1OKHzOV100Hz3OOHzV1(L) - V2(L)V1(C) - V2(C

33、)Frequency图3-9电阻为150欧姆30KHz1OOKHz100Hz300Hz1.0KHz3.0KHz10KHz30KHz100KHzV1(L) - V2(L)V1(C) - V2(C)Frequency图3-10电阻为500欧姆Frequency图3-11电阻为1000欧姆3.3.4阻抗模的幅频曲线如图3-12到图3-14为三种不同电阻时阻抗模的幅频曲线-(V1(V1) - V2(V1) / l(R)Frequency图3-12电阻为150欧姆40K(V1(V1) - V2(V1) )/ I(R)Frequency图3-13电阻为500欧姆40K30K20K0300Hz1.0KHz3

34、.0KHz10KHz30KHz100KHz100Hz(V1(V1) - V2(V1) / I(R)1 、1 *XXXZZ1r-10KFreque ncy图3-14电阻为1000欧姆3.3.5阻抗角的幅频曲线如图3-15到图3-17为三种不同电阻时阻抗角的幅频曲线100dP(V1(V1) - V2(V1) / l(R)Frequency图3-15电阻为150欧姆100dP(V1(V1)-V2(V1)/I(R)Frequency图3-16电阻为500欧姆Frequency图3-17电阻为1000欧姆3.4 RLC串联谐振仿真结果分析和结论这个电路图有三个模拟，要改变电阻的值来观察在不同的电阻情况下

35、的电流、各电压 以及谐振点、Q值的变化，模拟的结果可以从 Probe窗口中的波形图看出来。如图3-3到 3-17所示。3.4.1电阻上电压的幅频曲线和电路中电流的幅频曲线分析由于电压值保持恒定，电流的幅频响应曲线为先从0增加到某一最大值（U/R），再从 这一最大值减小至0.对于电阻R上的电压，由于电阻不变，由 U=IR知，电阻上的电压的 幅频曲线与电流曲线相一致。由如图3-3到图3-5为三种不同电阻时电阻上电压的幅频曲线和如图3-6到图3-8为三种不同电阻时电路中电流的幅频曲线两组曲线可以看出，电路中电阻的阻值不同，则会使电阻电压和电流在同一频率下的值都不同，但是幅频曲线趋势一样，都是先增后减

36、然后再减后增，电阻上的电压和电流的最大值都是在谐振频率出取得，而且电源电压最大值都是相同的，即为电源电压 2.0V ;电阻越大，则电压和电流在谐振频率附近的变化趋势 就会越平缓。在串联谐振时，电路呈纯阻性，电路阻抗的的模为最小，在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压Ui同相位，同时电阻上的电压达到最大值。这些与理论是相符合3.4.2电感上电压和电容上电压的幅频曲线分析由如图3-9到图3-11曲线可以看出电感上和电容上的电压在频率很小时电容从近似 于2.0v开始增加，而电容从很小值（接近于 0）增加，当频率很大时电容的值很小（接 近于0）,而电容的值接近于2.0v，并且趋向

37、稳定。在150欧姆和500欧姆时，趋势是电 容上电压幅频曲线先从某一值增加达到最大值再与电感上的电压幅频曲线相交，电感上的电压幅频曲线与电容上电压幅频曲线先相交后达到最大值再减小，而在电阻值为1000欧姆时，从曲线图上看，电抗是直接从最大值再减小和电感曲线相交的，电感是相交后就增加达到最大值，电容少了一个从某一值增加到最大值的过程，而电感则少了一个从最大 值减小的过程。同时，我们可以从图观察到，随着电阻值的增大，电抗曲线和电感曲线的 交点所对应的电压值减小，即 UC（jw0）=UL（jw0）减小。这是由于：设=w/w0IUQUwC1wcJr2 +wL -1 Y-iJn2 +q2E2 1)VwC

38、丿CwLUQU当 R=150Q 时,4.214 2.0Uc4.214 2.0当 R=500Q 时,当 R=1000Q 时,2+ 4.214 1 -1.265 2.0丄 +1.2652 1n20.632 2.0厶+0.6322 U-丄,Uc，Uc2 +4.2142(1-口2 )1.265 2.021.26522 -1 彳0.632 2.02 +0.632沖2-1(wLU电路的输入阻抗Z(jw)可表示为:频率特性表示为：|Z(jw)|=Z( jw) = R + j wL1iwC( jw) = arctanwL - wCR当 w=w0时，UC -U L,当 R 增大时，UCjw 0)=UL(jw 0

39、)减小。R wCR同时当R=1oo(n时，Ul,Uc的最大值分别在n=壬耳=0取得，均为2.0v,这说明电容上电压幅频曲线 将一直呈下降的趋势，而 电感上电压幅频曲线 将一直呈上升趋势并趋向稳定。3.4.3 阻抗模的幅频曲线和阻抗角的幅频曲线分析1根据原理和公式，串联谐振电路的阻抗随频率变化为Z( jw) = R j(wL -)，阻抗wC模为 |Z( jw) f，因此可得在 w<w0时,X (jw) <0, © (jw)<0,工作在容性 区，R<|Z(jw)|,且 lim |Z(jw)|=：:;在 w=w0时,X (jw) =0, © (jw)=0,

40、工作呈电阻性，R=Z(jw0);在 w>wC时,X (jw) >0, © (jw)>0,工作在感性区，R<|Z(jw)| ，且m | Z( jw) |八。 w因此可以看出|Z (jw) |是随着频率的变化先从无穷大减小，再又增加到无穷大的，最小 值所对应的w是谐振频率w0，阻抗角© (jw)先从-二/2减小到0，再从0增加到二/2.对于阻抗值的幅频曲线变化趋势，曲线先减小到最小值，再增加，从曲线上看出频率很小时和频率很大时，阻抗值很大，阻抗值的最小值为电阻R的值，阻抗值的最小值会随着电阻值的增加而增加。对于阻抗角的幅频曲线变化趋势是在频率很小时和频率

41、很大 时，阻抗角的变化较为平缓，在谐振频率附近变化很大。阻抗角在谐振频率附近的变化会 随着电阻值的增加而使曲线变化趋势变得平缓。这是与理论相符合的。3.4.4 谐振频率和Q值的分析在这三种情况中，谐振频率一直没变，因为可以看出，谐振频率只取决于电感和电容的大小，与电阻的大小无关。因此只要电 感和电容没变，谐振频率就不会变。对于Q值，可以由公式Q=wL/R可以得出，Q随电阻增大而减小；还可以通过有公式Q二UC(jw0)=UL(jw0)可知通过观察图3-9到图3-11电感上电压和电容上电压的幅频UiUi曲线中随着电阻值的增大而两曲线的交点减小可以判断Q值也随着电阻值的增大而减小。4. 课程设计心得

42、5. 参考文献1 吴友宇,模拟电子技术基础,清华教育出版社，2009.01.2 刘岚，叶庆云，电路分析基础，高等教育出版社,2010.01.3 李永平,Pspice电路设计与实现，国防工业出版社,2005.014 赵雅兴,PSpice与电子器件模型，北京邮电大学出版社,2004.95 Rayender Goyal, High-frepuency Analog Integrated Circuit Design, New York:JohnWiley &Son s.I nc,1995.本科生课程设计成绩评定表姓名性另U专业、班级课程设计题目：课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定

43、成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）本科生课程设计成绩评定表姓名性另U专业、班级课程设计题目：课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：3.2.3.3部门考勤员（文员）负责检查、复核确认考勤记录的真实有效性并在每月27日汇总交人力资源部，逾期未交的加班记录公司不予承认。下午 13: 0017: 00i度。全体员工都必须自觉遵守工作时间，实行不定时工作制的员工不必打卡。3.122打卡次数：一日两次，即早上上班打卡一次，下午下班打卡一次。3.1.2.3打卡时间：打卡时间为上班到岗时间和下班离岗时间；3.1.2.4因公外出不能打卡：因公外出不

44、能打卡应填写外勤登记表,注明外出日期、事由、外勤起止时间。因公外出需事先申请，如因特殊情况不能事先申请，应在事毕到岗当日完成申请、审批手续，否则按，由直接主管签字证明当日的出勤状况，报部门经理、人力资源部批准后，月底由部门考勤旷工处理。因停电、卡钟（工卡）故障未打卡的员工，上班前、下班后要及时到部门考勤员处填写未打卡补签申请表员据此上报考勤。上述情况考勤由各部门或分公司和项目文员协助人力资源部进行管理。3.1.2.5手工考勤制度3.1.2.6手工考勤制申请：由于工作性质，员工无法正常打卡（如外围人员、出差），可由各部门提出人员名单，经主管副总批准后，报人力资源部审批备案。3.1.2.7参与手工考勤的员工，需由其主管部门的部门考勤员（文员）或部门指定人员进行考勤管理，并于每月26日前向人力资源部递交考勤报表。3.1.2.8参与手工考勤的员工如有请假情况发生，应遵守相关请、休假制度，如实填报相关表单。3.1.2.9外派员工在外派工作期间