電路仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告課案

實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2（直流）支路電流法、節(jié)點(diǎn)電壓法、運(yùn)算放大電路學(xué)院：電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉在OrCAD中的功能及畫圖操作步驟2、 用電腦解決實(shí)際電路問(wèn)題二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電阻、直流電報(bào)源、電K控制的電壓源、放大器三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用支路電流法求圖1電路中各支路電流，及節(jié)點(diǎn)電圧。（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉在OrCAD中的功能及畫圖操作步驟2、 用電腦解決實(shí)際電路問(wèn)題二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電阻、直流電報(bào)源、電K控制的電壓源、放大器三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用支路電流法求圖1電路中各支路電流，及節(jié)點(diǎn)電圧。（1）、支路電流法求解電路，計(jì)算各支路電流和節(jié)點(diǎn)電壓。I（R4）=2A；U=72/7V；一I(Rl)=12\7A；I(R2)=2\7A;(2)用PSPISE仿真①在Analog庫(kù)中取出電阻R分別置于Rl、R2、R3、R4處,ffiAnalog庫(kù)中取出取出電壓控制電壓源E置于受控源處，在SOURCE庫(kù)中取出支流電壓源VDC分別置于VI、V2處，設(shè)置參考節(jié)點(diǎn)。②在圖屮沒(méi)置各電阻和電壓源參數(shù)，（鼠標(biāo)?擊要沒(méi)置參數(shù)的元件即可進(jìn)行設(shè)置），雙擊受控源E，在其屬性GAIN中設(shè)置受控源控制參數(shù)3。?保存電路設(shè)置分析類型;PSPISE/NEWsimulationprofile/analysis/analysistype/biaspoint,按確定結(jié)朿設(shè)置仿真電路，查看各支路電流及節(jié)點(diǎn)電壓。2、用節(jié)點(diǎn)電壓法求圖2電路中各支路電流，及節(jié)點(diǎn)電壓。節(jié)點(diǎn)電壓法求解電路，計(jì)算各支路電流和節(jié)點(diǎn)電壓。(取不同的節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn))①、取R5及兩電源之間的節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)其余節(jié)點(diǎn)從左到右的節(jié)點(diǎn)電壓分別為Ul、U2、U3,則:I(Rl)=0.21A;l(R2)=0.37A;l(R3)=0.16A;l(R4)=0.61A;I(R5)=0.45A;Ul=13.7V;U2=17.81V;U3=30V?、取Rl、R2及R3間的節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)其余從左至右至下的節(jié)點(diǎn)電壓分別為Ul、U2、U3,則：I(Rl)=0.21A;l(R2)=0.37A;l(R3)=0.16A;l(R4)=0.61A;I(R5)=0.45A;Ul=4.11V;U2=16.3V;U3=-13.7V?、取R3、R4及R5間的節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)其余從左至右至下的節(jié)點(diǎn)電壓分別

為Ul、U2、U3,貝Ij:I(Rl)=O.21A;I(R2)=O.37A;I(R3)=O.16A;I(R4)=0.61A;I(R5)=0.45A;Ul=-4.12V;U2=12.19V;U3=-17.81V④、取R4及兩電源間的節(jié)點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)其余從左至右至下的節(jié)點(diǎn)電壓分別為Ul、U2、U3,則:I(Rl)=O.21A;I<R2)=O.37A;I(R3)=0.16A;l(R4)=0.61A;I(R5)=0.45A;Ul=-16.3V;U2=-12.19V;U3=-30V仿真結(jié)果1:R2V2結(jié)果3:R2V2結(jié)果3:總結(jié)：從以上仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)參考結(jié)點(diǎn)改變時(shí)，各結(jié)點(diǎn)電壓發(fā)生改變，但結(jié)點(diǎn)間電壓差保持不變，各支路電流也不變。3、用節(jié)點(diǎn)電壓法求圖3電路中各支路電流，及節(jié)點(diǎn)電壓。(Opamp庫(kù))、節(jié)點(diǎn)電杻法求解電路，計(jì)算各電路電流和節(jié)點(diǎn)電壓。設(shè)從左到右的節(jié)點(diǎn)電壓分別為Ul、U2、U3則:I(Rl)=5mA;l(R2)=5mA；Ul=-88.52uV：U2=-10V：U3=0用PSPISE仿真，求界支路電流和節(jié)點(diǎn)電壓。4、反扣放大器、計(jì)算圖示電路輸出電壓：根據(jù)虛短：U2=U3=0VH=Vl/Rl=yi000=0.005A=5mA根裾虛斷：l2=ll=5mAUo=Ul=-(R2*l2-U2)=-(5*2-0)=-10V、用PSPISE仿真①如圖示電路用PSPISE仿真，查看輸出電壓與輸入電壓關(guān)系。"0"0R1由減結(jié)果可看出論士-2?改變R2阻值，查看輸出電壓與輸入電壓關(guān)系。若R2大于3K查看輸出電J玉與輸入電壓關(guān)系，并說(shuō)明仿真結(jié)果。R2分別為2.5K,4K和5K,仿真結(jié)果如下：2.5kR2R1 LM324V3-0-04kR24kR2R2改為2.5K,可看出輸出電壓為-12.5V，_^=-^=-2.5;R3改為4K，R3改為5K輸出電棖為均為-15.16V,達(dá)到飽和,不再隨R2與R1的比值的增大而增大。5、同扣放大器(1)、計(jì)算圖示電路輸出電壓：根據(jù)虛短：U2=U3=1V;H=U?/Rl=Vl000=0.001A=lmA根據(jù)虛斷:l2=ll=lmAU1U2=R2*I2 U1=R2*I1+U2=2VP2他II(2 )、用PSPISE仿真：P2他II①如圖示電路用PSPISE仿真，查看輸出電壓和輸入屯11(的關(guān)系。仿真結(jié)果如圖：(/輸出=1+;，則巾上述結(jié)果可知,U輸出約為2V,與公式扣符。改變R2阻值，査看?輸出電壓與輸入電K關(guān)系。若R2大于15K査看輸出電壓與輸入電壓關(guān)系，并說(shuō)明仿真結(jié)果。令R2=15K.仿真結(jié)果如下電路圖:口V(U1A：OUT)Time口V(U1A：OUT)Time結(jié)論：隨著R2的擴(kuò)人，到一定值吋，輸入電壓和輸出電壓反相，且達(dá)到飽和。6、三輸入加法電路(1)、計(jì)算圖示電路輸出電壓。根裾虛短：U2=U3=0 H=Vl/Rl=Vl000=0.001A=lmAl2=V^R2=lmAl3=vyR3=?/1000=0.002A=2mA根裾虛斷：l4=ll+l2+l3=lmA+lmA+2mA=4mAUo=Ul-U2=-(R4*l4)=-(l*4)=-4V(2)、用PSPISE仿真①如圖沁電路用PSPISE仿真，查看輸出電Hi與輸入電壓關(guān)系。

由仿真結(jié)果可看出｝^=Z±2^=_4.001U輸出 1(2)改變R1R2R3R4阻值，查看輸出電壓與輸入電壓關(guān)系。并說(shuō)明仿真結(jié)果。令Rl、R2、R3、R4均為10K時(shí)仿真結(jié)果如下：輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系如下:□V(R4:2)輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系如下:□V(R4:2)Time當(dāng)R1,R2，R3,R4阻值都為扣冋時(shí).電阻變化不會(huì)引起輸入電壓和輸出電壓比值的大小。七、差分放大電路1、計(jì)算圖示電路輸出電壓。(l/R2+VRl)*Un2-Ul/Rl=Vl/R2(]/R3+l/R4)*Un3=vyR3代入數(shù)值解得Un3=10^=3.33V根據(jù)虛短得出Un2=Un3=3.33V

將Un2代入(1)式得,U1=7.33V；Uo=U1=7.33V2、用PSPISE仿真（1） 如ra示電路用pspise仿真，查看輸出電壓與輸入電壓關(guān)系。說(shuō)明輸入電壓和輸出電壓關(guān)系（2） 若R4/R1=RVR2＞査看輸出電壓與輸入電壓關(guān)系。井說(shuō)明仿真結(jié)果。仿真結(jié)果如下：R1輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系:?若R4/R1=RVR2,查看輸出電壓與輸入電壓關(guān)系。并說(shuō)明仿真結(jié)果。仿真結(jié)果如下:出電壓和輸入電壓的關(guān)系20V10V0VTimeR1TnR1Tn實(shí)驗(yàn)三仿真一階電路一階電路一、RC零狀態(tài)1、圖中電容初始值Uc(0-)=0V開(kāi)關(guān)在t=0時(shí)閉合t<0時(shí)己穩(wěn)態(tài)，計(jì)算圖示電路中t>0電容端電及芥?zhèn)€支路電流。計(jì)算時(shí)間常數(shù)開(kāi)關(guān)閉合后，Uc(O+)=Uc(O-)=OVUs=60V,R=R1//R2=2OQ，t=RC=10sUc=Us(l-eA(-O,lt))=20(l-eA(-0,lt))VIc=c年=2.5(e(-0.h)-l)dt2、用PSPISE仿真(1)如圖示電路用PSPISE仿真，查看電容電壓與各個(gè)支路也流。并運(yùn)用示波器探頭査看電容電壓與各個(gè)支路電流波形。仿真結(jié)果如下：I電容電壓波形如卜:limelime各個(gè)支路電流波形圖如下:（2）改變電容、電阻大小使r增大到原先2倍，查看電容電壓與各個(gè)支路電流。并運(yùn)用示波器探頭査看電容電與各個(gè)i路電流波形.仿真結(jié)果如下：0

0各個(gè)支路電流波形圖如下:改變電容、電阻大小使r減小到原先2倍，查看電容電壓與各個(gè)文路電流。并運(yùn)用示波器探頭查看電容電壓與各個(gè)支路電流波形。仿真結(jié)果如h電容電壓波形如K：各個(gè)支路電流波形圖如下:二、RC零輸入（設(shè)置IC値即為電容初值）1二、RC零輸入（設(shè)置IC値即為電容初值）1、圖中電容初始值Uc（0-）=30V開(kāi)關(guān)在t=0時(shí)閉合t<0時(shí)己穩(wěn)態(tài)，計(jì)算閣示電路中t>0電容端電壓，及各個(gè)支路電流。計(jì)算時(shí)間常數(shù)。t=RC=10s開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，Uc=30eA（-4t）Vlc=-—=60eA（-4t）Adt2、用PSPISE仿真（1）如閣示電路用PSPISE仿真，查看電容電壓與各個(gè)支路電流。并運(yùn)用示波器探頭査看電容電與各個(gè)i路電流波形。仿真結(jié)果：-0電容電壓如下:????????rrrr.*??'攀?》??_???III!4一.4?<4...H??，rn??_???，??*<-.u.?一參—r—????????rrrr.*??'攀?》??_???III!4一.4?<4...H??，rn??_???，??*<-.u.?一參—r—???1????..."?十十.‘::nr~f豐????+ny??■m1??:m..二?參???私???卞個(gè)?卞???講十?ztrrr?<4...H??rn4...參..卞?.4.4..??4+??r-h-：：n???? ?馨 ?參 ? <i..L444...kvn??*????????*???????H++.4-卜.H??????????f 一.m*—j?廣?!?!????????I ??馨H.+Fh.I ??馨了丁rr??lVX:￡l■????tm::izm■???++??TTr-r--HH- ??::口工:>?<4+.…. ??...門?—卜—I*?<—? ? ? ? ? ? 參r寸寸十?卜廿H? ? ? ? ? ? 參一44-M-4-1-44???????, ? e? ? ?rr丁m????r寸十汁?r:m：r：????I-.444本????????:zn工i:????ie 90sIDDa各i路電流波形如下:2）改變電容、電阻大小使r減小到原先2倍，査看電容電R與各個(gè)支路電流。并運(yùn)用示波器探頭査看電容電壓與各個(gè)支路電流波形。30.00uA450.0uVR1R2150.53030.00uA電壓波形000--ime30.00uA450.0uVR1R2150.53030.00uA電壓波形000--ime電流波形:ttI……f中ttI……f中i?30.00VHIR60寧C10.5220OV-30V-2.V-10V???...i:?::b:??:A::?i?_多rri.....103O.OOu.ovTO20s30s40s50s60s50.0m???M,?????<‘參??????30.00VHIR60寧C10.5220OV-30V-2.V-10V???...i:?::b:??:A::?i?_多rri.....103O.OOu.ovTO20s30s40s50s60s50.0m???M,?????<‘參?????*???*??.....5?言.....i???????,??????????i???*???*?????*??????????????J....r?1i????**i1????M<.一????M<?-?“??M?????*r?參????K-i?*?????<???1??????????1??????!???<???M?卜??_*>?????_??_!卜???k?????...一.-??i*?*?|i*?*?_..??...f???9^1??*?m|'?-?k*參????.齡?????k!■????*???ft* 漏??????，???，：I????，ik???**‘?*#?*4*...X*?****番攀?****奉?參戶v**?*#??9^??t???'k?????聲k????????????參???????i* 4‘????????????一???????*?r????j????:—?-??*...i’*????????*?i???????*??歸4—???????<!*?*?*!^-.-i????浐ji—i=J70s80s9031003Cs 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80□一I(R2>辦HCHv-I(Rl>Time3）改變電容、電阻大小使r增大到原先2倍，查看電容電壓與各個(gè)支路電流。并運(yùn)用示波器探頭査看電容電壓與各個(gè)支路電流波形。仿真結(jié)果如下：□V<U1:2)Time電流波形:全響應(yīng)1、 圖中電容初始值UC(0-)=-30V開(kāi)關(guān)在t=0時(shí)閉合t<0時(shí)己穩(wěn)態(tài)，計(jì)算圖示電路中t>0電容端電壓，及各個(gè)支路電流。計(jì)算時(shí)間常數(shù)。t=RC=10sUc=30eA(-4t)+20(l-eA(-0.1t))VIc=2.5eA(-0.lt)-60eA(-4t)A2、 用PSPISE仿真(1)如圖示電路用PSPISE仿真，査看電容電壓與各個(gè)支路電流。并運(yùn)用示波器探頭查看電容電J玉與芥?zhèn)€支路電流波形。電壓電流3s□V(U1:2)10s2Ds40s50sTime電流3s□V(U1:2)10s2Ds40s50sTime??????????????????1番??????M 卜?■-??????????霧>????????<M?_? 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-4-4—4 4~l—4-I；I； !!!! !hiii iiii iii?4\川-44樸-山I\iIIiiiiiiiIIIII -4~lIIII卜4-Hi扁ii一L」T卜-十Hi iiii:鼎-川-Ihill IIyI l l Ik―i 1—卜-t—i 1 t ti\iii iZii i i i-4-4—11 M-4—4 +-4-4I1IIofIIIIII十f什斗-H十-_f十iiiii iiii iii-i一r~r i"T ftt一i一十一-1 -t一+ 1—t—+iiii iiii iiiIIII (III IIIriiiI -4~li 曬iiIIII1 -4—1IIIIH十H醐iiii~r~\i iillI ?IIIII1 I-丄扁II4-一l-liiiIIqI-J-丄LJ L_1_L_LIIr-iP-4LJ_丄_LJ_r4-Ni誦i-t-r-ti誦i4IIIL_r_丁rrt—-rtl-ttL_1_L_L廣1—1■一f■1~TiI--j—j-■1~TP-4j__I廠1k-4廠1IlliH-七十ri-r~rH-七十ri-r~rIII-PHi誦i-t-r-ti誦i-4--I—4-+一卜-tI誦IIII-4-1-4-4IIIiiit—t—tiiir~r|i4—k-r~rLT2、求零輸入響府,UC(O-)=3OV査S?各個(gè)元件電壓及回路電流.比較下而三種情況下波形特點(diǎn)。(1)、R>2y/L/C仿真結(jié)果如下：元件電壓及|H|路電流波形如下:-1-1電壓和電流的輸出波形:電壓和電流的輸出波形:畫I畫I ‘一‘>4_“誰(shuí)應(yīng)誰(shuí)應(yīng) 卜畫卜-4IlliTII4HH■HHT—44h4H-fI塀I曬十十寸十..1111-I—I--4—I III霸1111—十十葉葉 -—I—1111 1--1--1—卜 1--1—I—卜?一十一會(huì)一什一1 I?-1~r_r十一?卜卜十hH--卜卜十!■1l-i-j-iI-H-4-J1―-誦In_什J----卜-卜斗斗一..T~1+HI-I-IIIrrr^i|—r-r Illi--rt十卜卞卞寸寸一 1--1一--r―{-+44---卜+-卜-卜---卜十汁-卜-1111■十4-卜__寸卞寸寸__TT_r_r~T-.-十十葉十?一十一會(huì)一什一.+卜4-[斗-卜--+-P4-4---十十汁-卜——+一十-十十葉-卜——i-~i--iIiI-itI{ 1--1ii1一r—--4-4j-j:jt±］才4-ldII444-士j■4—Jj??卜一1■—廣r一七-十H^十十-十卜葉十I IiI|t:■—tH--卜卜十!■i--卜-卜葉吋ir-r-t-t(2)、/?<2>/L7c仿真結(jié)果如下:-4-^-H++斗斗-..十十十卜十十寸十?.H~H~?rrr-r-i―I--1--1—ill!卞卞liT~1+-|+-II---4-HF—F---4-HF—F電壓和電流的輸出波形:電壓和電流的輸出波形:(3)、R=2^JUC仿真結(jié)果如下：9.97mV電壓波形:電壓波形:3求零輸入響應(yīng),k(o-)=3A查看各個(gè)元件電壓及M路電流.比較下而三種情況下波形特點(diǎn)。(1)、R>2ylL/C仿真結(jié)果如下：::電壓波形:電壓波形:4.OGV□V(Rl:2fRl:l)0V(L1:2,L1:1)電流波形:a-I<Rl)(2)、R<2>JL/C仿真結(jié)果如下：.0.0.OGV25s 3Ds 35s 40s.OGV25s 3Ds 35s 40sOs 5s 10s 15a□V(R1:2'S1:1JV<Ll:2fLl：l)Tine電流波形:■????：????Att??-?■????：????Att??-?::.了!??-??言?I*11?14 f \ ?/……ii…….1!!!.? 春.???????*./i!?*?*r?**:?:■i????????^i????????3s 5s 10s 15s ：Os ：5s 30s 35s 40s口-I<R”fire、R=2>[UC仿真結(jié)果如下：R1 C1(1)(1)、電容電壓波形如下::電流波形:4求全響應(yīng)，UC(O-)=3OV査看各個(gè)元件電壓及回路電流.比較下面三種情況下波形特點(diǎn)。R>2y/L/C.1998n^0冊(cè)BR落法：Hp3r?(2)、R<2y[UC仿真結(jié)果如下：R1 C1R1 C1電壓波形:口V<Rl:2口V<Rl:2rRl:l)0V(L1:2,L1:1)r二江費(fèi)電流波形:0—R1 C10.50—R1 C10.5?0電流波形:□-I(RDTime（3）R=2y/L/C仿真結(jié)果如下：I98nAU電壓波形:口V(R2:2fR2:1)oV(LI:lz0)Time電流波形:19.985.求全響應(yīng)A(0-)=3A查看各個(gè)元件電壓及［Hi路電流.比較下而三種情況下波形特點(diǎn)。(1)、R=2y/L/C仿真結(jié)果如下：□V(LI ?VlR::二 vV<Ll:￡rLi:ll?0?0I:R1 C1:0流 波形Time(2)、R<2jL/C仿真結(jié)果如下：0R11CV電樂(lè)波形如下:'??:I!1?:-r-r-7--r-'??:I!1?:-r-r-7--r-，丄1」 ....L.?；??~「r4.0G7ii???TTT「—r-tr-T—MM.丁丁T.廠4.4-44.-.Illill電流波形如圖:口-KR1?Time6.求全響應(yīng)，k(CM=3A,UC(O-)=3OV查看各個(gè)元件電壓及回路電流.比較下而三種情況下波形特點(diǎn)。(1)R=2y/L/C仿真結(jié)果如下：元件電壓波形如下::lxc電流:回路電流波形如F：(2)、R<2JL/C仿真結(jié)果如下：R1C1R1C1:0元件電吐:波形如下:?-i???4*??參???<I????1?1? ?暴??i卜?卜.一? ??钃，?各???備???備???j??-??j—???4***i-?-i-->:??!??i.??.痛卜??4**?4??-???.4參令?公i..4.4-4-?1s?i???+>???:..4S； S 5?m..iii<參????.i?*?令??1i?-??-|???f??*4**<???. ?參s?*???? 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