《multisim电路仿真课程设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《multisim电路仿真课程设计.pdf（16页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、实用文档 文案大全 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： 3 （a） 用网孔电流法计算电压u 的理论值。 （b） 利用 multisim 进行电路仿真，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： （a） i1=2 解得 i1=2 5i2-31-i3=2 i21 i3=-3 i3=-3 u=2 v （b）如图所示： （c）列出方程 4/3 U1- U2=2 解得 U13 v U 2=2 v 2A 4A 1 _ + _ + u 1 2V 3A 图 4.1-1 i jX 实用文档 文
2、案大全 2U1- U2=2 i=1 A 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） I1=2 7 I2-2 I1- I3=0 3 I3- I2-2 I4=0 解得 U1=7（V） I4=-3 U1 U1=2（
3、I1- 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 I2- I3=4 I2=-3 U2 7 I3 - I1=0 解得 U2=9（ V） U2=4-2 I3 所以 U= U1+ U2=16（V） （b）如图所示。 21 2 4 2A3u + 4V - + u - 图 4.1-2 实用文档 文案大全 （c）根据齐次定理，U=2U1+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
4、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 i1和支路的电压u2，验证替代定理。 电路图： 实用文档 文案大全 （ a）如图 3-1 所示根据网孔法列方程得： 4 I1-2 I2- I3=2 5 I2-2 I1= -6 3 I3- I1=6 解得： I1=0.588(A) I 2= -0.977(A) I3 =2.186(A) I= I 3=2.186(A) U=2I=4.372(V) U2= -3 I 2=2.931(V) （b）分别用电压源和电流源代替。 实用文档 文案大全 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
5、-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： 戴维南等效后 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性。 如下图所示电路，t0 时的电压U1x(t), U 1f(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U1x(t) 理论值。并用示波器观察波形。找出此时U1x(t) 与(a) 中 U1x(t) 的关系。 （c）Us仍为 8V，Is改为 2A，重新计算U1f(t) 理
6、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： 实用文档 文案大全 当 t=0-时 零输入响应（） 戴维南等效电阻 实用文档 文案大全 （a） 、计算过程：当t0 零输入时刻电容相当于一个电压源，在t=0) 当 t0 时，零状态时刻电容相当短路，此时有 U1f(0+)=Is* 【 (2/6) / (3/6/ 2) 】 ; 解得U1f (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 U1f()=8v; 所以电路的零状态响应为U1
7、f(t)=8-4 e -250t;(t=0) （b） 、若 Us 改为 16v，重新计算U1x(t)理论值。并观察示波器的波形，找出此时 U1x(t)与(a) 中 U1x(t)的关系。 解：当 Us=16v, 所得 Uc(0+)=-8v; 根据齐次定理解得U1x(0+)=-4v; 当电路达到稳态时Uc()=0v; 所以当 Us改为 16v 时 U1x(t)=-4 e -250t ;(t=0) 实用文档 文案大全 （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) 的关系； 解：当电流源改为2A 时，此时有 U1f(0+)=Is* 【
8、 (2/6) / (3/6/ 2) 】 ; 解得U1f(0+)=2v; 当电路达到稳态时此时有U1f（） * (1/3+1/6)=2; 解得 U1f（） =4v; 综上所述可得到U1f(t)=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U1x(t)=-6 e -250t;(t=0) U1f(x)=16-8 e -250t;(t=0) 根据戴维南等效的Req=4;所以 t=Rc=0.004; 带入三要素公式得到U1(t)=16-14 e -250t;(t=0) 结果：满足零输入响应和零状态响应的齐
9、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： 实用文档 文案大全 戴维南等效后，电路如图： 计算： Roc=(R1/R5+R2)/R 4=10 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。 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40mA 、80mA 、5
10、0mA ， 实用文档 文案大全 求总电流I 。 仿真电路值计算( 所用值都为有效值) ：R1=U/i1=10/0.04=250 ; L=U/i2=10/(50*0.08)=0.398；C=i3/U=0,05/(10*50)=15.9uF 理论值计算： I=0.04+0.0890 0+0.05 -900=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， I1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I1的完全响应， 并用示波器显示相应的波形。 电路图： 实用文档 文案大
11、全 实用文档 文案大全 （） 、设路端电压为Uoc, 则 Uoc=-2i3+6i1; 3i2=-6i1; i2=i1+i3； 解得 Req=Uoc/-i3=5欧姆；于是 t=Req*C=0.1*5=0.5; 所以 i1的完全响应为 i(t)=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： 实用文档 文案大全 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，
12、当输入 占空比为 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， 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
13、，将风扇转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： 实用文档 文案大全 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 RC滤波器。 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、设计一个指示灯变换电路，要求输入信号源为占空比为25% ，直流偏置为零的矩形 波，使得两个指示灯按照20Hz的频率等时间交替变换。 （要求：设计报告中必须包含电路图， 输入信号波形，两个指示灯端电压波形，以及理论分析过程） 实用文档 文案大全 输入信号波形： 设计12、已知运算放大器的理想模型，要求分别利用理想模型，和实际运放为核心，设计 简单外围电路，实现电压放大功能，电压放大比Uo/Ui=10 。 电路图： 结论分析：如图所示，当在电路中接入一受控源时即可实现电压的放大功能。 实用文档 文案大全