电路辅助设计

1、目录仿真实验一 直流激励下RL一阶电路的响应仿真实验二 二阶电路响应的三种动态响应及其特点仿真实验三 交流二端口网络仿真设计仿真实验四 三相电路两表法测功率仿真实验五 非正弦电路的有效值、有功功率测量，非正弦电路的滤波特性验证仿真实验六 网络函数零极点分析与仿真验证实验一直流激励下的RL一阶电路的响应一、实验目的1、了解一阶电路的基本知识；2、通过仿真验证一阶电路的换路定理、三要素法；3、验证一阶电路的暂态过程中电压、电流的关系式。二、原理说明之前所学，都是在电路已经处于稳定状态的情况下，讨论激励和响应的关系，称为稳态分析。当电路中含有储能元件，即含有电感和电容元件，这类元件的电压和电流关系式

2、微分、积分关系而不是代数关系，因此根据基尔霍夫定理和元件特性方程所列写的电路方程，是以电路或电压为变量的微分方程。故称这类元件为动态元件，含有动态元件的电路称为动态电路。如果只含有一个动态元件，描述电路的特性方程是一阶微分方程，这种电路称为一阶电路。在动态电路中，当电路的结构或元件的参数发生改变时（例如，电路中电源或无源元件的断开或接入，信号的突然注入等），可能使电路改变原来的工作状态，而转变到另一个工作状态，这种转变往往需要经历一个过程，工程上称为过渡过程。过渡过程又称为过渡状态或暂态。在描述电路过渡过程的微分方程中，电路的任何电压和电流及其n-1阶导数在t=0+时的值称为初始值。其中电感电

3、流和电容电压的初始值，即和称为独立的初始值，其余的称为非独立的初始值。独立的初始值决定了电路的初始能量。在电路前后电容电流和电感电压为有限值的条件下，换路前后瞬间电容电压和电感电流不能跃变。即 上述两个式子，称为换路定理。一阶电路可以分为零状态响应、零输入响应和全响应三种情况，其中零状态响应和零输入响应为全响应的特殊情况。实际计算过程，可以运用一阶电路的等效化简和三要素法，讨论电路中的电压电流情况。但三要素法只适用于在直流或正弦信号激励时的一阶电路。三要素法运用步骤和方法包括一下4步：1）计算电压或电流的初始值。对于电容电压和电感电流可以通过换路定理求的。而除此之外的初始值，可根据等效电路求的

4、。在等效电路中，电感相当于的电流源，电容相当于的电压源。2）计算电压或电流的稳态值。把换路后电路中的所有电容看成开路，所有电感当作短路处理。3）计算电路的时间常数。对于中的电阻应该理解为是从L或C元件两端向电路的其余部分看进去的入端电阻。4）将以上求得的三要素代入下式，即得所求响应的全响应表达式。三、实验内容 1、原理图2、通过MULTISIM仿真，通过将单刀双掷开关，在电路稳态的情况下（图中对应着稳态时电路的初始值）将开关拨向下，观察暂态时RL电路各参数的变化以及波形图。 四、实验分析1、理论计算该电路数据取自课本题目9-10计算初始值计算换路后稳态电流计算等效电阻计算时间常数根据三要素法求

5、得2、实验数据分析 根据实验仿真图可以看出与理论值是一致的。 而仿真图的第二章数据经过计算则是在时电路中电流的数值。 仿真波形则显示了L会在换路后行程一个等效电源，再经过一定时间的衰恢复稳态。五、实验小结1、总结、分析实验的方法与结果实验用到了基本一阶电路的运算方法三要素法。实验过程通过仿真，进行了示波器的模拟实验。实验即用到了定性的分析也用到了定量的分析，帮助深刻了解一阶电路的知识。2、心得体会及其他本次仿真实验，使我对一阶电路有了更加深刻的了解，更加稳固了我对三要素法的掌握。同时，实验运用到了示波器。在平常实验中，示波器一直是我的一个薄弱环节，经过这次实验，我也更加熟悉示波器的使用。二阶电

6、路的动态响应一、实验目的1、掌握Multisim软件中函数发生器、示波器的使用方法2、深刻理解欠阻尼、临界、过阻尼的意义3、研究电路元件参数对二阶电路动态响应的影响4、掌握Multisim软件的仿真分析方法二、实验原理1、用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。定义：衰减系数（阻尼系数）自由振荡角频率（固有频率）（1）零输入响应动态电路在没有外施激励时，由动态元件的初始储能引起的响应，称为零输入响应。，响应是非振荡性的，称为过阻尼情况。，响应临界振荡，称为临界阻尼情况。，响应是振荡性的，称为欠阻尼情况。 二阶电路的欠阻尼过程 ： 当R时，响应是等幅振荡性的，称为无阻尼情况。其中衰减振荡角频率

7、 ，（2）零状态响应动态电路的初始储能为零，由外施激励引起的电路响应，称为零状态响应。三、实验内容用Multisim仿真不同响应下的三条曲线图形实验电路（2）计算得临界阻值R=1348.4，并设置欠阻尼时阻值R1=400，过阻尼时阻值R2=1800。（3）用瞬态分析法测得如下波形：零输入响应（电容初始电压为5V）全响应（接入10V电源）零状态响应（电容电压设置为0V）2、用Multisim研究二阶电路的动态特性（1）实验电路（2）初始条件、电感及电容的值如图所示。计算临界阻尼时的R值。并分别仿真R1<R、R1=R和R1>R三种情况下电容上的电压，在图上画出三种情况的输出响应曲线。说明各属于什么响应（欠阻尼、临界及过阻尼）。经计算得临界阻尼R=946.2（3）各响应波形图：欠阻尼：临界阻尼：过阻尼：3、实际电路测量结果焊接实际电路后，我给实际电路加上频率为1KHz、占空比为50%、幅度为5V的方波。通过实际电路测量，我得到了以下波形数据：四、实验总结通过此次实验对以下几个方