动态电路分析仿真实验

动态电路分析仿真实验一、实验目的1、掌握Multisim编辑动态电路、设置动态元件的初始条件、掌握周期激励的属性及对动态电路仿真的方法。2、理解一阶RC电路在方波激励下逐步实现稳态充放电的过程。3、理解一阶RL电路在正弦激励下，全响应与激励接入角的关系。二、实验器材计算机、Multisim软件三、实验内容及分析RC一阶动态电路仿真实验1．一阶RC电路的充、放电在Multisim10中，搭建RC充、放电仿真实验电路，如图2.2.1所示。当动态元件（电容或电感）初始储能为零（即初始状态为零）时，仅由外加激励产生的响应称为零状态响应；如果在换路瞬间动态元件（电容或电感）已储存有能量，那么即使电路中没有外加激励电源，电路中的动态元件（电容或电感）将通过电路放电，在电路中产生响应，即零输入响应。在Multisim10中，单击图2.2.1所示电路中开关J1的控制键A，选择RC电路分别工作在充电（零状态响应）、放电（零输入响应）状态。（1）RC充电（零状态响应）R110k?V113VJ1Key=SpaceC11uF3120R110kΩV113VJ1Key=SpaceC11uFIC=13V31207020911022易小辉7020911037谢剑萍（2）RC放电（零输入响应）2．一阶RC电路的仿真实验。当一个非零初始状态的一阶电路受到激励时，电路产生的响应称为全响应。对于线性电路，全响应是零输入响应和零状态响应之和。R110kΩC11uF7020911022易小辉7020911037谢剑萍XFG1XSC1ABExtTrig++__+_102R=4.5KC=1UFC=5ufR=20k实验结论：通过实验，发现电容电压波形受R,C元件参数及时间常数的影响。其中时间常数对波形的影响从图上看：1.电容冲放电过程由近似的直线变成明显的与电压成非线形关系。2.随着时间常数的增大，电容一次充电和放电的时间间隔明显增大。2.5.1RLC串联谐振电路仿真实验（1）测量电路谐振时的I0、VR、VL、VC、Q。打开仿真开关，用连接在电路中的双踪示波器分别测量激励电压源VS和电阻R两端的电压，如图2.5.1（a）中所示在谐振的情况下，用示波器分别测量电感L和电容C两端的电压值；将测量的电感L（或电容C）两端的电压值除以电阻R两端的电压值，换算出电路的Q值；用串接在电路中的电流表测量电路中流过的电流I0，并将测量数据填入表2.5.1中。RLC串联谐振实验电路数据（1）f0/HzVR/VVL/VVC/VQI0/mA理论计算值159010100100101.0仿真测量值15851099.975100.003101.0（2）测量电路的谐振频率、幅频特性和相频特性R110ΩC11uFXSC1ABExtTrig++__+_L110mHV110Vrms1590Hz0°U2AC1e-009W1.000A+-XBP1INOUTU1AC10MW9.997V+-312407020911022易小辉7020911037谢剑萍实验结论：（1）在谐振情况下，电流与电压同相位，电路呈现电阻性；（2）电感的端电压UL与电容的端电压UC大小相等，相位相反，相互补偿，外加电压与电阻上的电压相平衡，即UR=UI;（3）电感或电容的端电压可能大大超过外加电压，产生过电压。电容或电感的端电压与外电压之比为:Q=UL/U=XLI/RI=XL/R=WOL/R,式中Q值越大，曲线越尖锐；（4）电路的品质因数Q值越大，电路的谐振的质越高，带宽越窄，幅频特性曲线越尖锐，相频特性曲线越陡峭，对信号的选择性越好。