基于Multisim10的動態(tài)電路仿真研究

1、基于Multisim10的動態(tài)電路仿真研究論文導(dǎo)讀：動態(tài)電路是指含有儲能元件L、C的電路，儲能元件在電路中有充（能量聚集）、放（能量釋放）電現(xiàn)象。RL電路的零狀態(tài)、零輸入響應(yīng)類似于RC電路，我們這里不再贅述原理，直接對電路進行仿真，觀察其響應(yīng)波形。Multisim10仿真軟件有其自身的優(yōu)點，諸如仿真界面直觀、操作簡便、易學(xué)易用、仿真分析功能強大等，通過上述電路設(shè)計仿真實例可以看出，使用該軟件可以較簡便的建立所需的設(shè)計電路，并能夠快速且準確地對所設(shè)計的電路進行性能仿真與分析，與傳統(tǒng)的實驗方法比較，節(jié)省了時間及實際元器件的電路搭接和調(diào)試的過程，不僅省時省力，提高了電路設(shè)計的質(zhì)量，還調(diào)動了學(xué)生的積極

2、性。關(guān)鍵詞：動態(tài)電路，仿真，Multisim100.引 言動態(tài)電路是指含有儲能元件L、C的電路，儲能元件在電路中有充（能量聚集）、放（能量釋放）電現(xiàn)象。L、C的能量不能突變，也就是說，能量的聚集或耗散是需要時間的。動態(tài)電路的分析是指當電路發(fā)生換路后,電路中電壓、電流隨時間變化的規(guī)律。描述動態(tài)電路的方程用微分方程，電路的階數(shù)決定微分方程的階數(shù)。1. 一階電路分析與仿真含有一個儲能元件和電阻的電路稱為一階電路，有RC、RL電路兩種。一階電路的暫態(tài)特性公式為：式中，為電壓或電流信號；為電壓或電流的穩(wěn)態(tài)值；為初始值；為時間常數(shù)（）。1.1 RC電路RC電路在階躍信號作用下，電容器充電，電容器上的電壓按

3、指數(shù)規(guī)律上升，即：，隨時間上升的規(guī)律可用曲線表示，如圖1(a)。當電路達到穩(wěn)態(tài)后，并將電源撤掉時，電容器C通過電阻放電，其電壓按指數(shù)規(guī)律衰減，即：，隨時間衰減的規(guī)律可用曲線表示, 如圖1(b)。成為電路的時間常數(shù)，它的大小決定了過渡過程進行的快慢，其物理意義是電路零輸入響應(yīng)衰減到初始值的36.8%所需要的時間，或者是電路零狀態(tài)響應(yīng)上升到穩(wěn)態(tài)值的62.3%所需要的時間。雖然真正到達穩(wěn)態(tài)所需要的時間為無窮大，但通常認為經(jīng)過(3-5)的時間，過渡過程就基本結(jié)束，電路進入穩(wěn)態(tài)。動態(tài)電路的過渡過程是十分短暫的單次變化過程，而且時間常數(shù)均較小，在毫秒甚至微秒級，電路會很快達到穩(wěn)態(tài)，一般儀表尚來不及反映，過

4、渡過程就已經(jīng)消失。因此，我們在設(shè)計電路的時候，以能夠完整觀測到一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)的過渡過程為目的，選擇適當?shù)腞、C以及相應(yīng)的外加激勵源串連構(gòu)成RC電路，用示波器觀察周期變化的電壓波形。本文中使用脈沖信號源作為實驗電源，電容器通過電阻充、放電，方波周期性重復(fù)出現(xiàn)，電路就不斷地進行充電、放電。用同樣地方法也可觀察RL電路地過渡過程。RC仿真電路如圖2所示。在圖2中電路輸入端口加上幅度為10V，頻率為1KHz的方波信號時，在輸出端口的響應(yīng)曲線如圖3所示。圖2 RC電路(a) (b)圖3 電容充放電波形圖結(jié)果分析：因為,即上升時間(下降時間)在電容值一定時，其時間與電阻值成正比，也就是說，在圖2中，當電容值為不變，電阻值從變?yōu)闀r，時間常數(shù)值發(fā)生變化，波形的上升時間和下降時間都增加了，如圖3(a)(b)所示。1.2 RL電路RL電路的零狀態(tài)、零輸入響應(yīng)類似于RC電路，我們這里不再贅述原理，直接對電路進行仿真，觀察其響應(yīng)波形。RL仿真電路如圖4所示。當激勵信號幅度為5V，頻率為1000Hz時，在輸出端口的響應(yīng)曲線如圖5所示。圖4 RL電路(a)(b)圖5 電感上的響應(yīng)曲線結(jié)果分析：因為,即上升時間(下降時間)在電感值一