电路计算机辅助设计上海电力学院,上海电力学院电路计算机辅助设计1.

1、一、基尔霍夫电流定律的验证1.电路课程设计目的(1) 验证基尔霍夫定律的正确性&＃xff0c;加深对基尔霍夫定律的理解。(2) 学习使用Multisim仿真软件进行电路模拟。2. 设计仿真电路原理与说明基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压&＃xff0c;应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。即对电路中的任一个节点而言&＃xff0c;应有&＃xff1b;对任何一个闭合回路而言&＃xff0c;应有。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向&＃xff0c;此方向可预先任意设定。3. 电路课程设计内容与步骤电路原理图如下图1所示&＃xff1a;图1列出KCL方程&＃xff1a;(1)列出KVL方程&＃xff1a;(2)(3)联立以上方程&＃xff0c;解得&＃xff0c;且 如图2所示&＃xff0c;设计仿真电路。图2 Multisim仿真电路具体步骤&＃xff1a;1. 先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。2. 分别将两个直流稳压源接入电路。3. 接入各个电阻。4. 接入电流表和电压表。5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻原件上的电压值&＃xff0c;并记录。接入示波器观察波形&＃xff1a;由于电压源是直流稳压的&＃xff0c;所以示波器的波形是一条直线。实验数据表格如下&＃xff1a;被测量I1(A)I2(mA)I3(A)U1(V)U。

2、2(V)计算值O.0168O.7317-0.0175126测量值0.0170.732-0.01812.0006.000相对误差0.00020.00030.000500被测量UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V) UDE(V)计算值3.3600.3665.250-0.336-3.360测量值3.3660.3665.268-0.366-3.366相对误差0.00600.01800.0064. 误差分析&＃xff1a;理论计算是理想状态的分析结果&＃xff0c;仿真电路比较接近实际测量情况。比如&＃xff0c;电压表和电流表都有内阻存在&＃xff0c;会对测量产生一定的影响。用示波器观测短路电流时&＃xff0c;在短路线上串一微小电阻也会对测试产生一定的误差。但是我们只要精心准备仿真试验&＃xff0c;尽力减小各种因素的影响&＃xff0c;就可以得到较好的仿真结果。5. 设计总结由于刚刚接触Multisim这个软件&＃xff0c;一开始对软件的使用还不太熟悉。在设计实验中碰到了一些问题&＃xff0c;不过经过不断的修改和重复&＃xff0c;最后问题得到了解决。通过这个实验&＃xff0c;我亲自验证了基尔霍夫定律的正确性&＃xff0c;加深了对基尔霍夫定律的理解。并且初步学会使用Multisim软件进行电路设计仿真&＃xff0c;感觉收获很大。在设计电路时一定要。

3、细心谨慎才能做好实验。二、节点电压法的验证1.电路课程设计目的(1)验证节点电压法的正确性(2)学习使用Multisim仿真软件进行电路模拟。2.设计仿真电路原理与说明节点电压法以结点电压作为未知量&＃xff0c;应用KCL列出与节点电压数相等的独立方程数&＃xff0c;联立求解得节点电压&＃xff0c;然后计算支路电流等。任意选择电路中某一节点作为参考结点&＃xff0c;其余结点与此参考节点间的电压分别称为对应的节点电压&＃xff0c;节点电压的参考极性均以所对应节点为正极性端&＃xff0c;一参考节点为负极性端。使用节点电压后&＃xff0c;电路中所有的回路均自动满足KVL。所以节点电压法中不必再列KVL方程。3. 电路设计内容与步骤(1) 指定参考节点&＃xff0c;其余节点与参考节点间的电压就是节点电压&＃xff0c;节点电压均以参考节点为负极性端。(2) 列出节点电压方程。(3) 从节点电压法方程解出各节点电压&＃xff0c;然后求得各支路电流。求如图1所示电路中&＃xff0c;电流源的端电压以及电压源支路的电流。I2I1图1由节点电压法列出方程&＃xff1a;(1)(2)(3)(4)(5)解得,如图2&＃xff0c;设计仿真电路图2通过仿真测出的电压电流值为&＃xff0c;和理论计算结果一致。观察示波器电压波形图&＃xff1a;由于电压源都是直流的&＃xff0c;因此示波器波形图为两条直线。4。

4、. 误差分析&＃xff1a;仿真实验值和计算值完全一致。误差为0%。我们只要精心准备仿真试验&＃xff0c;尽力减小各种因素的影响&＃xff0c;就可以得到较好的仿真结果。5. 设计总结通过节点法这个实验&＃xff0c;我对用软件设计仿真有了进一步的了解。我验证了节点电压法的正确性&＃xff0c;学习使用了Multisim仿真软件进行电路模拟。在接仿真电路时&＃xff0c;要注意节点的放置。由于我在实验时的疏忽大意&＃xff0c;忘记放置了一个节点&＃xff0c;导致仿真出的实验数据和理论数据不同。后来通过检查电路图才发现了这一问题&＃xff0c;并改正了。所以在设计实验时一定要注意这些小细节。三、(含受控源)戴维宁定理的验证1. 电路课程设计目的(1) 验证戴维宁定理的正确性&＃xff0c;加深对该定理的理解。(2) 掌握测量二端网络等效参数的一般方法。(3) 学习使用Multisim仿真软件进行电路模拟。2. 仿真电路设计原理1.任何一个线性含源网络&＃xff0c;如果仅研究其中一条支路的电压和电流&＃xff0c;则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络。戴维宁定理指出&＃xff1a;任何一个线性有源网络&＃xff0c;总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替&＃xff0c;此电压源的电动势等于这个有源二端网络的开路电压,其等效内阻等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短接&＃xff0c;。

5、理想电流源视为开路)时的等效内阻。和或者和称为有源二端网络的等效参数。2. 有源二端网络等效参数的测量方法开路电压、短路电流法测&＃xff1a;在有源二端网络输出端开路时&＃xff0c;用电压表直接测出其输出端的开路电压&＃xff0c;然后再将其输出端短路&＃xff0c;用电流表测其短路电流&＃xff0c;则等效内阻为3. 电路设计内容与步骤1. 用开路电压、短路电流法测定戴维宁等效电路的、。按图接入稳压电源和恒流源&＃xff0c;不接入。测出和&＃xff0c;并计算出。(测时&＃xff0c;不接入mA表)2. 验证戴维宁定理。用戴维宁定理求如图所示电路中的电压。原理电路图如图1所示&＃xff1a;图1首先计算 求 (1)(2)联立(1)、(2)得 ,计算等效电阻 按下图2接仿真电路&＃xff0c;测图2观察电压表示数可知开路电压&＃xff0c;和计算值一致。由于电路开路&＃xff0c;此时受控电压源不作用。按图3接仿真电路&＃xff0c;从而测图3观察电流表示数可知&＃xff0c;和计算值一致。由于电路短路&＃xff0c;因此按图2接好电路就可测得。用戴维宁定理等效电路后&＃xff0c;按图4连接仿真电路&＃xff0c;测得。图4观察万用表电压示数可知&＃xff0c;和计算值一致。观察示波器的波形图&＃xff1a;由于电压源是直流稳压的&＃xff0c;所以示波器的波形是一条直线。4. 误差分析仿真实验值和计算值完全一致。误差为0%。我们只要精心准备仿真试验&＃xff0c;。

6、尽力减小各种因素的影响&＃xff0c;就可以得到较好的仿真结果。5. 设计总结通过本实验&＃xff0c;我验证了戴维宁定理的正确性&＃xff0c;加深了对该定理的理解&＃xff0c;掌握了测量有源二端网络等效参数的一般方法。在设计本实验的过程中&＃xff0c;由于电路含有一个电流控制电压源&＃xff0c;我对受控源的仿真接线有了一定了解。在仿真时&＃xff0c;由于要测电路的开路电压和短路电流&＃xff0c;又含有受控源&＃xff0c;电路较为复杂。我在接受控源的时候没有注意正负方向&＃xff0c;造成了一些错误&＃xff0c;无法得出正确结果&＃xff0c;耽误了不少时间。这让我懂得了不管是在真实实验还是仿真实验时都要在理解的基础上谨慎小心&＃xff0c;注意好每一个小细节&＃xff0c;才能提高准确度和效率。4、 运算放大器电路辅助分析1.电路课程设计目的(1)理解运算放大器电路模型&＃xff0c;了解典型运算放大器电路的功能&＃xff0c;加深对运算放大器的理解。(2)掌握理想运算放大器的特点和分析方法。(3)学习使用Multisim仿真软件进行电路模拟。2.设计仿真电路原理与说明运算放大器简称运放&＃xff0c;是一种体积很小的集成电路器件。一般放大器的作用是把输入电压放大一定倍数后再输送出去&＃xff0c;其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压增益。理性运放的特点&＃xff1a;根据理想运放的特点&＃xff0c;可以得到以下两条规则。(1)。

7、 “虚断”&＃xff1a;由于理想运放&＃xff0c;则&＃xff0c;故输入端口的电流约为零&＃xff0c;可近似视为断路&＃xff0c;称为“虚断”。(2) “虚短”&＃xff1a;由于理想运放&＃xff0c;为有限量&＃xff0c;则&＃xff0c;即两输入端电压约等于零&＃xff0c;可近似视为短路&＃xff0c;称为“虚短”。在分析含理想运算放大器的电阻电路时&＃xff0c;若理想运算放大器工作在线性状态&＃xff0c;“虚断”和“虚短”这两条规则是同时满足的。利用以上两条规则&＃xff0c;可使问题得到极大的简化。分析含理想运算放大器电阻电路&＃xff0c;一般采用节点法&＃xff0c;或根据KCL列写方程。运算放大器输入端直接连接的节点&＃xff0c;一般不列KCL方程。3. 电路设计内容与步骤按图1所示设计电路。如图所示运算放大器电路&＃xff0c;已知&＃xff0c;求输出电压。图1由运算放大器“虚断”&＃xff0c;“虚短”可得方程(1)(2)计算得电路仿真结果如图2 图2观察电压表可知&＃xff0c;与计算结果一致。如下图观察示波器的波形图&＃xff1a;图3由于电压源是直流稳压的&＃xff0c;所以示波器的波形是一条直线。4. 误差分析仿真实验值和计算值完全一致。误差为0%。我们只要精心准备仿真试验&＃xff0c;尽力减小各种因素的影响&＃xff0c;就可以得到较好的仿真结果。5.设计总结通过该理想运算放大器的实验&＃xff0c;我理解了运算放大器电路模型&＃xff0c;了解典型运算放大器电路的功能&＃xff0c;加深了对运算放大器的理解。掌握了理想运算放大器的特点和分析方法&＃xff0c;以及“虚断”和“虚短”的概念。在实验过程中&＃xff0c;我尝试了多次都没有做出正确结果&＃xff0c;但我没有放弃。通过请教老师和同学以及自己的观察&＃xff0c;发现问题出在放大器的元件找错了。所以我们在试验中一定要学会坚持&＃xff0c;不要放弃。我觉得通过这个实验&＃xff0c;我对Multisim仿真软件的了解又进了一步。5、 串联谐振电路的研究1.电路课程设计目的(1)掌握电路发生谐振的条件(2)加深理解电路发生谐振的条件及谐振电路的特点。(3)学习使用Multisim仿真软件进行电路模拟。2.设计仿真电路原理与说明(1)谐振频率发生谐振时满足,则RLC谐振角频率和谐振频率分别是由式可看到&＃xff0c;调节的任一参数&＃xff0c;只要满足上述关系&＃xff0c;就会发生谐振。 可见&＃xff0c;谐振仅与有关。(2) 复阻抗可见&＃xff0c;谐振时复阻抗的模最小&＃xff0c;即。(3) 特性阻抗和品质因数仅与电路参数有关。反应电路选择性能好坏的指标&＃xff0c;也仅与电路参数有关。(4) 谐振电流大小为,可见&＃xff0c;谐振时电流值最大。3. 电路设计内容与步骤电路谐振条件验证方法&＃xff1a;。

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