multisim电路仿真课程设计

1、实用文档4.1仿真设计1、用网孔法和节点法求解电路。如图4.1-1所示电路：文案大全(a)用网孔电流法计算电压 u的理论值。(b)利用multisi4岸行电路仿真，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。解：电路图：解得ii=22= 13=-3u=2 viJLIHOhta(a)i 1=25i 2-3 i-i 3=2L i 3=-3(b)如图所示:(c)列出方程l 4/3 U i- U 2=2解得 Ui = 3 v U 2=2 vi=1 A2U- U 2=2结果：计算结果与电路仿真结果一致。结论分析：理论值与仿真软件的结果一致。2、叠加定理和

2、齐次定理的验证。如图4.1-2所示电路：(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)如果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，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。电路图：(a)11 =27 I 2-2 I 1- I 3=0<3 I 3- I 2-2 I 4=0解得 Ui=7 (V)14=-3 U 1I U1=2 (I i- I 2)如图所示电压源单独作用时根据网孔法列方程得：-3 I 1-2 I 2- I 3=4I2=-3 U 2| 7 I 3 - I 1=

3、0解得 U2=9 (V)L U2=4-2 I 3所以 U= U 1+ U2=16 (V)(b)如图所示。(c)根据齐次定理，U=2U+3U2=14+27=41 v(d)结果：理论值与仿真电路计算的值一样。结论分析：齐次定理和叠加定理成立。三、替代定理的验证。(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1的电流ii和支路的电压U2,验证替代定理。电路图:VI解得:II0.588(A)t 2= -0.977(A)I 3 =2.186(A)I= I 3=2.186(A)U=2I=4.372(V)U2=

4、-3 I 2=2.931(V)(b)分别用电压源和电流源代替。0U3PC lpOSCluaJ Z VP6-VW1 OhoKB-wv1 OhiNS 4.372 V用相应的电流诲替代结果：替代前后，电路的各个数值没变。结论分析：替代前后结果一致，替代定理成立。四、测图4.1-4电路中N1 N2的戴维南等效电路图的参数，并根据测得参数搭建其等效电 路；分别测量等效前后外部电流I ,并验证是否一致。电路图：用由原的电麻课替代戴维南等效后等效后的图O9R 4_ILSS<结果：等效前后，外电路的电流不变。结论分析：戴维南等效，等效前后，外电路不变。五、设计一阶动态电路，验证零输入响应和零状态响应齐次

5、性。如下图所示电路，t<0时，S位于“1”，电路以达稳态。今于t=0时刻S由“1”闭合至“2”。(a)计算t>0时的电压Ux(t), U if(t)理论值，并合理搭建求解时所需仿真电路图。(b)若US改为16V,重新计算Uix(t)理论值。并用示波器观察波形。找出此时Uix(t)与(a)中Ulx(t)的关系。(c) US仍为8V,Is改为2A,重新计算U1f(t)理论值。并用示波器观察波形。找出此时U1f(t)与(a)中U1f(t)的关系。(d)若US改为24V, Is改为8A,计算U1(t)全响应。电路图:零输入响应（t 0+）零输入七=0+图（-之叮）-AWn2 OhJa万用表

6、XME2S3戴维南等效电阻等效电阻图R41VA2 Qhm霉状态的S0+图 (4廿)LMOhin.零优态稳态图C0v>iHOtua(a)、计算过程：当t>0零输入时刻电容相当于一个电压源，在 t<0时,Uc(0-)=-4v;所以 Uc(0+)=-4v;此时当开关位于 2时，电流源开路，此时由换路定理有Uc(0-尸Uc(0+)Uix(o+)=Uc(0+)/(36+2)；8从而解得Uix(o+)=-2v;当电路达到稳态时，电容放电完毕，此时Uix(8)=0v；所以零输入时刻为Uix=-2 e-250t ;(t>=0)当t>0时，零状态时刻电容相当短路，此时有Uif(o+

7、)=Is*【(2/6) / (3/6/2);解得 Uif (0+)=4v;当电路达到稳态时，电容相当于开路此时有U1*(1/3+1/6)=4;解得 Uif(oo)=8v；所以电路的零状态响应为Uif(t)=8-4 e-250t;(t>=0)(b)、若Us改为16v,重新计算Uix理论值。并观察示波器的波形，找出此时Uix(t)与(a)Uix的关系。解：当 Us=16v所得 Uc(0+)=-8v;根据齐次定理解得Uix(0+)=-4v;当电路达到稳态时Uc(8 )=0v；所以当 Us 改为 16v 时 Uix(t)=-4 e-25°t;(t>=0)U1f(t)(c) Us仍

8、为8V, Is改为2A,重新计算Ulf理论值。并用示波器观察波形。找出此时 的关系；解：当电流源改为 2A时，此时有Uif(o+)=Is*【(2/6) / (36/2);解得 Uif(0+)=2v;当电路达到稳态时此时有Uif(8)* (1/3+1/6)=2;解得 Uif(8)=4v;综上所述可得到Uif=4-2 e-250t；(t>=0)(d)、若Us改为24v,Is改为8A,计算U1(t)全响应。解：因为满足齐次性，所以得到Uix(t)=-6 e-25°t;(t>=0)Uif(x)=16-8 e-25°t;(t>=0)根据戴维南等效的Req=4所以t=

9、Rc=0.004;带入三要素公式得到U1(t)=16-14 e-25°t;(t>=0)结果：满足零输入响应和零状态响应的齐次性；结论分析：零输入响应和零状态响应的齐次性成立。六、计算从下图a,b端看入的戴维南等效电路理论值，搭建仿真电路，测量验证理论值是否正确。电路图：戴维南等效后，电路如图:1 OR 1计算：Roc=(Ri/R 5+R0/R 4=10 Q由节点法(1/20+1/20+1/10)U1-(1/10)Uoc=50/20;-(1/10)U1+(1/10+1/20)Uoc=50/20解得 Uoc=37.5V;结果：戴维南等效前后，电阻的电压不变。40mA 80mA 50

10、mA结论分析：戴维南等效后，电路与原电路等效。七、如图所示电路，设毫安表内阻为零，已知各毫安表计读数依次为求总电流I。仿真电路值计算(所用值都为有效值)：R=U/i 1=10/0.04=250 Q ; L=U/ 3 i 2=10/(50*0.08)=0.398; C=is/U co =0,05/(10*50)=15.9uF理论值计算：1=0.04+0.08 / 900+0.05 / -90 0=0.04+0.03j最终I的有效值为：I=50mA结论分析：在正弦稳态激励下基尔霍夫电流定律仍然成立。八、如下图所示一阶动态电路，在 t<0时开关位于“1”，电路已达到稳态。t=0时开关闭合 到

11、“2”。(a)用三要素法求解t>=0时，Ii的完全响应的理论值。(b)用实验仿真的方法求出三要素，从而求解Ii的完全响应，并用示波器显示相应的波形。电路图：(B口-图) v=-4vR5jWV*5 Ohm稳态图R1WV3 OhmU1DC le-0090hmI ;4 V3 Du"(a )、设路端电压为 Uoc,则 Uoc=-2i 3+63; 3i 2=-6i 1； i 2=i 1+i 3；解得 Req=Uoc/-i 3=5 欧姆； 于是 t=Req*C=0.1*5=0.5;所以ii的完全响应为i=2/3(1-e-2t) ;(t>=0)(b)波形结果：仿真结果和计算结果相符结论

12、分析：三要素法适用于解决直流电源作用下的一阶电路响应。九、设计积分电路，要求合理设置元件参数，使输入占空比为50%的方波时，稳态输出为三角波，观察电路工作过程。电路图：XFGJ.uiXSC1结论分析：由于电容对电流有记忆作用，电容两端的电压就等于电流对时间的积分，当输入占空比为5 0的电流方波时，积分就会出现如图所示的电压波形。综合设计设计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：输出直流电压 20电路图：结论分析：根据二极管的单向导通原理，当电路按照如图所示输入时，经二极管的整流作用后，1 00电阻上端总是为正极，下端为负极，且输出电压值恒定，即达到了

13、输出直流电压 的目的。设计2:设计风扇无损调速器。条件：风扇转速与风扇电机的端电压成正比；风扇电机的电感线圈的内阻为200欧姆，线圈的电感系数为 500mH风扇工作电源为市电， 即有效值220V,频率50Hz 的交流电。要求：无损调速器，将风扇车t速由最高至停止分为4档，即0, 1, 2, 3档，其中0档停止，3档最高。电路图:结论分析：当开关（从左向右）依次置于图示位置时，电扇上的电压依次增大，即从左向右 为0, 1, 2, 3档，从而实现了调节风扇风俗的作用。设计3:设计1阶RCg波器。条件：一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100MHz的高频干扰。要求：设计一个简单的 RC电路，将高频干扰滤除。电路图:结论分析：电容有通高频的作用， 当电路中有高频干扰时， 可在电路中接近电源的地方加一 小电容，即可将高频干扰滤过，得到我们想要的工作电压。设计10、设计一个指示