上海電力學院電路輔助設計報告最新完整精華版

1、上海電力學院本科課程設計電路計算機輔助設計(1)院 系：電氣工程學院專業(yè)年級（班級）：學生姓名：學號：指導教師：成 績：教師評語第5頁目錄仿真實驗1二階電路響應的三種情況及特點 2 仿真實驗2互感電路仿真設計 7 仿真實驗3二端口網(wǎng)絡設計 12 仿真實驗4對稱三相交流電路仿真設計 20 仿真實驗5節(jié)點電壓法分析電阻電路 24 仿真實驗6非正弦周期電路仿真設計 27 仿真實驗7戴維南定理仿真設計 31 仿真實驗8直流或正弦激勵下的一階電路的響應 34仿真實驗1 二階電路響應的三種(欠阻尼、過阻尼及臨界阻尼)情況及特點一、仿真實驗目的1、通過RLC電路的放電過程，認識二階電路響應的原理。2、觀察、

2、分析二階電路響應的三種狀態(tài)軌跡及其特點，以加深對二階電路響應的認識 與理解。3、熟練運用multisim分析二階電路二、實驗原理及實例原理：如圖1通過RLC串聯(lián)電路的放電過程研究二階電路的響應。設開關閉合前電容已帶有電荷，uc(0 ) = U0，i L(0 ) = 0t=0時開關閉和，由 KVL得i 晉,UR = RiRCdUc"dT，UL得微分方程2d Uc R dUc 1 小2cc % = 0dt2 L dt LC(1)(2)2 R1特征方程為p Rp lc0,特征根為p1,2二_R .(R)2_ 12L ： 2L LC當 R 2 L時，電路過渡過程的性質(zhì)為過阻尼的非振蕩過程。

3、cR = 2(L時，電路過渡過程的性質(zhì)為臨界阻尼的非振蕩過程。當 R ： 2時,電路過渡過程的性質(zhì)為欠阻尼的振蕩過程。電路如圖2,開關S在t=0時打開，換路前電路處于穩(wěn)態(tài)。試求R值分別為400Q ,195 Q50Q時，電容電壓Uc的值。圖2分析:斷開開關后，由式（1） 得電路微分方程d缶dt2R 5 ducL dt討0%(0 ) =%(0一)=10V(1)當 R=400Q 時,(R 5)特 征根為 5,2 =-202.5 ± J202.52 -1 0 0 0, 0 p_! = 378.586 , p2 =-26.414378.586t26.414tx ,uc(t)二0.75e10.7

4、5e V(2) 當R=195 Q時，(R 5) =2.； 為臨界阻尼狀態(tài)，特征根p12 = 100%(t) =10(1 -100t)e"0tV(3) 當R=50 Q時，(R 5) ： 2 L為欠阻尼狀態(tài)， C特征根 5,2 = -27.5 ± j96.144圖7%(t)二 kesin(，d 巧 :=27.5C J HQd =96.144 J - arctan=74.04ak ：:uo d . LC10010 =10.496.14427 510uc(t) =10.4esin(96.144t 74.04 )V、仿真實驗(1 )過阻尼狀態(tài)仿真，仿真電路圖為圖3，開關斷開后電容電壓

5、波形圖為圖4Oscill oscopc XSC1TL ®®T= *T2-T1T imie0.000 曰0.000 w0.000 EChannel_A10.000 V10.000 V0.000 VChjannel_BTi metiaseOnarpr-i&l AClaricei BSc-ale"P口 WRtvNadu: 5 70&x pos-ipivY pas. (Dlv>: OV pcs. <p Iv): DLr/ri Add(a/A |( A/te |AC J | UC jR&verse Ext. ta IgarTriaosr&

6、#39;Edge:*- A J bLtavel:口yType sing. |blari | Autc> |/slpna |(2)臨界阻尼狀態(tài)仿真，仿真電路圖為圖5,開關斷開后電容電壓波形為圖6T IrriH丁丄EETZ-T 1ODO旺 COO a csa kcHfiK* irMrf l_A止口 iJiX ViLdClg V口 .口口> 7RcvoraoGMt tr相03廣T diTr-iatiAfiO3匸Ala-1OO ms/D-lv!=；匚益|3口 口 V,flDlwY 口口總.盒 O二 II aUthzrrpl B mcmls 5 V/CJlv Y pcrfi. <E&g

7、t;IV>!; CTK jQiai-曰尢®cm曰l-AVAll!QVTypa- miriQi， iMcrj Qortaa 圖6(3 )欠阻尼狀態(tài)仿真，仿真電路圖為圖7,開關斷開后電容電壓波形為圖8圖8四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1、運用multisim分析二階電路時，電路圖注意接地。2、觀察、分析二階電路響應的三種狀態(tài)軌跡及其特點，要觀察開關動作之后，電容電 壓所顯示的波形，并分析：當過阻尼時，為非振蕩放電；當欠阻尼時，為振蕩放電，由于電 阻的阻尼作用，振蕩逐漸衰減；而，當電路處臨界阻尼時，也為非振蕩放電，但是，是介于 過阻尼和欠阻尼，非振蕩與振蕩放電之間 3、仿真實驗結(jié)果

8、中的臨界阻尼、過阻尼、欠阻尼三種狀態(tài)符合理論結(jié)果小結(jié)：通過本次實驗，我對書本上二階電路的知識有了進一步的理解，特別是對于其臨界阻尼、過阻尼、欠阻尼三種狀態(tài)有了更深的體會，認識到電路具體處于什么狀態(tài)要根據(jù)電路的實際情況具體問題具體分析，而不能按照書上的公式生搬硬套，相信本次試驗對我今后的學習會有一定的積極作用。仿真實驗2互感電路仿真設計一、仿真實驗目的1、理解互感現(xiàn)象及同名端的概念，牢固掌握互感電壓、電流的計算。2、掌握耦合電感的連接及去耦合后等效電路。3、驗證去耦合前后等效電路的正確性。4、熟練掌握用multisim仿真互感電路。二、實驗原理及實例原理：同名端定義：它是分別位于兩個互感線圈中的

9、一對端子，當電流分別從這對端子流入（或流出） 線圈時，在兩個線圈中產(chǎn)生的磁通方向一致。電流方向與它產(chǎn)生的磁通方向可以用右手螺旋定則來確定?；ジ须娐贩治觯夯ジ邢シㄖ贿m用于互感線圈具有公共節(jié)點的電路，將含互 感的電路等效變換為無互感的電路。一般有6種情況：1、串聯(lián)順接，如圖1圖1圖4第9頁其等效電感Le L,L, 2M2、串聯(lián)反接，如圖 2圖2其等效電感Leq = L, L, -2M3、并聯(lián)順接，如圖34丈見-33 £01' 7_1_I圖3其等效電感Li L2 -2M-M4、并聯(lián)反接，如圖 4其等效電感LeqL1L2 ML|亠L2亠2M(4)第#頁5同名端連在一起的 T型連接，

10、如圖5圖5其去耦等效電路如圖 6圖66異名端連在一起的T型連接，如圖7A ""1V1 3vrr£430圖7其去耦等效電路如圖 8實例：求如圖9所示一端口電路的戴維南等效電路。已知:Li 二丄2 二 10" , M =5"，尺二 R =6=4 =602sin( t)V 。圖9分析：對原電路進行去耦等效，得到如圖10所示電路丿出£6 址gQE, -3圖10UocZeqZeq =8.07775 68.199（）5M0.0159155 匚2時匚汕二衛(wèi) 0.031831：2nf由Ui =60. 0 ,則開路電壓為R2 j MUi = 6 j5

11、60. 0 =30. 0 （V）Ri R, j （Li M ） j M 12 j10等效阻抗為 （L2_M）（R2 j M）R1 j'（L1-M）R +R2 + j 叫圖11第11頁三、仿真實驗:R3 :AAA-60 :：L3 ：Q.0159155H；L4； . . _ _ _GJ0159155 卄55Uqc2AC lOMOtim -30.000H4去耦等效電路*結(jié)論1:由仿真實驗知Uoc1 = Uoc2=30 02求短路電流驗證原電路與其去耦等效電路的Uoc相同。1 sc。原電路isc1與其去耦等效電路isc2 。如圖 12:R3 :/WVGG :O.ni59155HL40.0159

12、155HVrms0)50 HrR46QAC 1e-0090hm圖13第#頁去耦等效電路_ 圖12由仿真實驗知:1 sc1Isc2=3.714A3、求 Uoc與 Isc的相位差如圖13，圖14XSC1R1VA60L1 ':0.031831H：L2 ：BJ31891HT1L1 L2 0.53D.00DLmI ：AC WMOfiniEBlTrt - rtz二當； riai r 闊 - Iwv-一 ：6Q ：； /vwii«.0.D159155H：L4 '：0.E1159155HV3, GO Vims(J5 »»'L5 nj)159155HR460

13、 ：3714AC 1e4K90hm.d 360384 36010,69.12T1 '504 求 Zeq。Zeq 二Uoc308.0775 69.12q I sc3.714圖14結(jié)論2:由仿真實驗：知:一 -3.84ms四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析仁Zeq存在誤差，誤差大小8.°7775 -8.0775= 0.0031°。，可以忽略8.0777568 199 69 12也®存在誤差，誤差大小 6x 100% =1.35%，在允許范圍內(nèi)68.1992、 分析知道原電路與其去耦等效電路計算結(jié)果解相同，仿真結(jié)果與理論值基本吻 合。3、互感電路去耦合時注意同名端

14、的判斷。4、 在仿真電路中，電感和電容的參數(shù)也要轉(zhuǎn)化成L、C形式。注意仿真的時候，變比要計算準確。小結(jié)：通過本次仿真實驗，加深了我對互感現(xiàn)象的認識，熟練掌握了去耦等效電 路的計算。在實驗中出現(xiàn)了問題，經(jīng)過與同學探討，向老師請教，得到了很好地解決。同時 也提醒我學會把課本知識與實驗結(jié)合起來，才能更好的學好知識。仿真實驗3 二端口網(wǎng)絡設計、仿真實驗目的1、理解二端口網(wǎng)絡的概念和端口條件。2、掌握二端口網(wǎng)絡的 Y參數(shù)、Z參數(shù)、T參數(shù)方程，測量計算開路阻抗參數(shù)、短路導 納參數(shù)、傳輸參數(shù)等。3、驗證等效二端口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個二端口網(wǎng)絡傳輸參數(shù)之間的關系。4、學會用multisim分析二端口網(wǎng)絡

15、。二、實驗原理及實例原理：-4-12+1対1o-O r2f圖1端口條件：具有兩對引出端鈕的網(wǎng)絡如圖1所示，其中一對用1、1表示，另一對用2、2表示，如果每一對端鈕都滿足從一端流入的電流與另一端流出的電流為同一電流的 條件時，則將這樣一對端鈕稱為端口。二端口網(wǎng)絡：只有滿足端口條件的四端網(wǎng)絡才可稱為二端網(wǎng)絡或雙口網(wǎng)絡。否則只能稱為四段網(wǎng)絡。1、Y參數(shù)方程和短路導納參數(shù) k】假設兩個端口的電壓 S、U2為已知，貝閑用替代定理將它們當作外施的獨立電壓源。h 二 115-4(1)12 =Y21U1 +Y22U2寫成矩陣形式211U1%申丫22 丄U2 .M2Y22U1U2 =0U2u1 =e為2 2端短

16、路時，端口 2 2與1 1之間的轉(zhuǎn)移導納。為1 1端短路時，端口 1 1與2 2之間的轉(zhuǎn)移導納。為2 2端短路時，端口 1 1處的輸入導納。第17頁為1 1端短路時，端口 2 2處的輸入導納。U1 £U22、f參數(shù)方程和開路阻抗參數(shù) V 1設如圖1所示的二端口網(wǎng)絡 ,、I?是已知的，F(xiàn)參數(shù)也可利用替代定理將它們當作外施的獨立電流源。 根據(jù)疊加定理，U1、U2就分別等于每個獨立電流源單獨作用下產(chǎn)生的 電壓之和。即二11 1 亠二 12 2U?二21 1 亠二 22 2寫為矩陣形式z 11U1=-21U2-12U1Z 22U2=121 2u U-LZ11kX1rz-fel21為2 2 端

17、開路時，端口為1 1端開路時，端口為1 1端開路時，端口為1 1端開路時，端口1 £3、一參數(shù)方程和傳輸參數(shù) L 16 = ZU2 2 - '21 二 CU 2 D - 2寫為矩陣形式1 處的輸入阻抗。2 2與1 之間的轉(zhuǎn)移阻抗。1 1與2 2 之間的轉(zhuǎn)移阻抗。2 2 處的輸入阻抗。:C-為2 -D卜L 一空端開路時,1 1 '端與2 2 '端的傳輸電壓比（無量綱）-為2 2 '端開路時,端口1 1 與 22"之間的開路轉(zhuǎn)移導納，(-:-為2 -2 '端短路時,端口1 1 與 22*之間的短路轉(zhuǎn)移阻抗 Q【2U2 =0為22,端短路時

18、，1 -1端與2 -2端的傳輸電流比（無量綱）S；JU2出,>2 11=U2u HE4、-參數(shù)與二端口級聯(lián)圖22.當兩個無源二端口 刊和步按級聯(lián)方式連接后，它們構(gòu)成了一個復合二端口，如圖 設二端口 ?1和三的一參數(shù)分別為則應有(8)u/l第19頁由 U1 =U/, U2 二u， U2JU2,勺=7， 2”=啊=討巴=1其中；一 I為復合二端口的frl= frrIrFC上八 + DC"22:一 2-(9)=H】l_ _L_一參數(shù)矩陣，與二端口 十和m2的一參數(shù)矩陣關系為fU2lI2(10)(11)二3DCB+DD"(12)實例：求如圖3所示二端口網(wǎng)絡 參數(shù)、/參數(shù)、-參

19、數(shù)。1.0、4C2£圖3分析：對于圖3所示二端口應用結(jié)點電壓法1 - -1 - U2 =0.55 -0.25U2 41 1+<44工1-2 -0.2U1U14V參數(shù)為13)i1 丄 U2 =0.4550.5U244(14)r 10.5¥】=|11-0.45對于己參數(shù)有I1-0.25-20.5725 $0.5(15)0.5-0.45-0.250.5二 3.64 11 .82 (16)0.5-0.45I20.5- 0.25-0.450.5=3.27 i 3.64 鼻(17)/參數(shù)為r t 364 1.82 fe =p3.27 3.64對于一參數(shù)有-0.51-10 20 *

20、U 1U 2( - 2) U 220.450.45991巾5器U2蠱5-0.叫鳴U2齊一參數(shù)為10 20fr】=9911 10.366一(18)(19)(20)(21)一參數(shù)與二端口級聯(lián)實例：將圖3所示二端口作為如圖 2所示的二端口 ?1，將圖4所示二端口作為如圖2所示的二端口 ?2，二端口 ？誌口 £如圖2聯(lián)接，求聯(lián)接后一參數(shù)_l4K2Q祁" 2十y: 1 :4c圖410 20由式（22）知二端口 P1的傳輸參數(shù) =9911 10369 一對二端口 ?2分析：6=4.2- ； 2 U2=U2-2-；傳輸參數(shù)；一丨-1_201由式（11）（ 12）知(22)(23)(24)

21、(25)第21頁100【(26)tr = tr rlEr"】=911.36第23頁三、仿真實驗1 、求T參數(shù),=° = 0.45u2=021U12 U1=0.5u；=e 2圖612U2-0.5-0.25I1【22 二 2-=- -0.5U2uy 2結(jié)論1:經(jīng)仿真實驗測得參數(shù)與理論值一致5=0仿真實驗過程如圖7,圖8iiiUi7 273=3.6365z06.545= 3.2725=03.636=1.8181=02"U22嚴=36365結(jié)論2:經(jīng)仿真實驗測得/參數(shù)與理論值比較,實驗值在四舍五入取值后與理論值吻合。第29頁3、求一參數(shù)。仿真實驗過程如圖 9，圖10C 一

22、1-=0.55 = 11U2 _2 =o 一 1.8 - 36U3P oooDC 1 e-0090hmR24C圖10Ui2(-I iU;0.92010.910結(jié)論3 :經(jīng)仿真實驗測得一參數(shù)與理論值比較，結(jié)果一致。4、級聯(lián)仿真先仿真測得如圖4所示二端口 ?;的傳輸參數(shù)，仿真過程如圖11,圖12=10.222 2B"=D=1結(jié)論4:經(jīng)仿真實驗測得 參數(shù)與理論值比較，結(jié)果一致仿真實驗測得二端口?1和空級聯(lián)后的一參數(shù)，如圖13,圖14U2DC lOMOhm101.89-1U20.55 _ 111.8 - 36（2）=9-221.44G.-D =(- i2 仁0.72 _ 11.44 一 2結(jié)

23、論5:驗證了級聯(lián)后10fr=frlfr= 911_3620：1210911_36012 一四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1、 經(jīng)仿真實驗測得二端口網(wǎng)絡的Y參數(shù)、Z參數(shù)、T參數(shù)與理論值基本一致。2、驗證了等效二端口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個二端口網(wǎng)絡傳輸參數(shù)之間的關系為fr 1= Erlfr】3、注意仿真實驗中，各個測量數(shù)值的含義，極易混淆。小結(jié)：通過本次仿真實驗，加深了對二端口網(wǎng)絡的端口條件，熟練了對二端口網(wǎng)絡的Y參數(shù)、Z參數(shù)、T參數(shù)的計算，深刻理解了二端口之間的聯(lián)接方式，特別時等效二端口網(wǎng)絡 的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個二端口網(wǎng)絡傳輸參數(shù)之間的關系。在本次實驗中溫習了二端口網(wǎng)絡的知識，也發(fā)現(xiàn)了對

24、課本知識概念不清晰等問題，在實驗中與同學互相探討和向老師請教， 出現(xiàn)的問題都得到了較好的解決。仿真實驗4對稱三相交流電路仿真設計一、仿真實驗目的1明確對稱三相交流電路的概念，清楚對稱三相電路在不同連接方式下，相電壓與 線電壓、相電流與線電流的關系。2、掌握對稱三相交流穩(wěn)態(tài)電路的抽單相分析方法。3、掌握對稱三相電路的有功功率計算和測量。4、熟練multisim軟件設計三相交流穩(wěn)態(tài)電路，會處理和分析數(shù)據(jù)。二、實驗原理及實例原理：對稱三相電路指的是電源和負載都對稱的三相電路。電源對稱指的是三相電源 頻率和幅值相等，初相依次相差120 ;負載對稱指的是三相負載完全相等。負載三角形連接:.空3三-30=

25、"3手-30c - -ca -30線電壓與對應的相電壓相等。負載星型連接：U 3U $ 30U予=3U二弋30U* 3Uc 30線電流與對應的相電流相等。對稱三相電路典型的分析方法是求出它的一相等效電路，再根據(jù)三相之間的相序關系， 寫出其他兩相的結(jié)果。三相電源發(fā)出的有功功率或負載吸收的有功功率，等于各相有功功率之和。對稱三相電路的有功功率計算公式：? =3UphphCOS：:p r3U| cos p（ 3）其中，Uph、 ph是相電壓和相電流，U|、1是線電壓和線電流。;:p是指相電壓與對應的相電流之間的相位差。圖2兩個功率表的讀數(shù)和就是三相總功率實例：如圖3所示對稱三相電路，已知

26、U = 220. 0 -1 j10。求 m *及三相負載總有功?。將該電路化為對稱三相 -V系統(tǒng)，先計算其中一相電路，如圖4分析：圖4-2233 2 -45 A10 . 10 j 一33120 =33、2-1 6 5c 工 了120 =33 2 75乎岸 33一45，2 00 V<3第43頁U £ = ' 3U 仝 30 八-220 、一 330 VUg =U T20 =220 3-90220 3 3010j10=116/ -15Zc L 二=120 =11 6 105Umzcos 1 =220 3 33 2 cos3。- -45、=4 6 Q&5W/ p2=U

27、cmc cos 2 =220.3 33 2 cos90 180 ) - 75>17177.344W m = t m2 二 4602.656 17177.344 =21780W、仿真實驗1 、仿真實驗按如圖5所示電路測量各個值M2220 Vrms 5fl IFHzV3220 Vrms 5C Hz ：l20d '':V122U Vims46$陰AC 1eW90hmU5： AC WMOfim-AC leTOOlimAC 1e4M90hm14 IR1':？JOOL1O.O31031H0.031031H26.944uiAC 1e4l090hni結(jié)論1：MHz-諭圖5U 與=

28、220、3 二 381 .051V二3= 11、6 =26.944：=m = c = 33 2 - 46.6 6 9即仿真實驗測量值與理論值結(jié)果一致2、按如圖6所示電路兩表法測總有功功率ZSOiVffflsAC 1e4HlSOIiriii50 hiznR11Oj22fli VrmxAC IcIMBOhmiMJ Hl-12(rLi?0JO3W1HV4UHZZO VurnvAC 1e4H?0hm.m-：:XWIIL-1001tB31H13 OJU0W1IWattnn eter-XWK-12| E3 |Wflttm eter-xww 1| S3 |11 79kWVtohage-亡 lt rent.P

29、owbt fiKHX：d.SM兩表法測總有功功率所示讀數(shù)如圖7圖7結(jié)論2：仿真實驗測得 弓二 4606W =2= 17179W? =2 1 7 8V5與理論值存在微小誤差。四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1誤差分析：在仿真實驗結(jié)果中功率存在誤差0785-2仃80|。000023%，在可接受范圍內(nèi),21780可認為仿真實驗結(jié)果與理論值基本一致。2、在本次仿真實驗過程中，三相的正負序應與實例中保持一致。小結(jié)：通過本次仿真實驗， 使我加深了對三相電路的認識，特別是對稱三相交流電路的概念，對稱三相電路在不同連接方式下，相電壓與線電壓、相電流與線電流的關系。熟練掌握了對稱三相電路的分析方法即抽單相分析方

30、法，以及兩表法測總有功功率。在仿真實驗過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，通過查閱課本，向老師請教，都得到了較好的解決，在實驗過程中意識到要把書本知識與實際相結(jié)合才能更好地運用知識。仿真實驗5節(jié)點電壓法分析電阻電路一、仿真實驗目的1、認識了解一般方法求解分析電阻電路。2、用節(jié)點電壓法列寫電路方程，求解電路中各支路電壓、電流。3、熟練運用multisim分析驗證節(jié)點電壓法求解電阻電路。二、實驗原理及實例原理：節(jié)點電壓法是以節(jié)點電壓為未知量，列寫電路方程，從而求解電路的方法。其中的節(jié)點電壓是節(jié)點指向參考點之間的電壓。對于一個有 n個節(jié)點、b個支路的電阻電路，有n -1個獨立節(jié)點。設節(jié)點電壓為Uni， Un2 ,

31、 ,Un(n4)，則節(jié)點電壓方程的標準形式為G 11 U n1+G12 Un2G1(n_1)Un(n = )= i Sn1G21 Un1+G 22 U n 2G 2 ( n 1) U n ( n 1 )- i Sn 2:1 'a -aa*(1)G ( n 1 )1 U n1+G( n_)2UnG(n )(n1)Un(n1) = ：Sn(n)其中，Gkk（k=1,2,，n-1）為節(jié)點k的自電導，其值等于與節(jié)點k相連的各支路電導值的和；Gkj（k, j =1,2,n - 1,k= j）為節(jié)點k與節(jié)點j之間的互電導，其值為 節(jié)點k與節(jié)點j之間各支路電導之和的負值；當節(jié)點 k與節(jié)點j之間無公共

32、支路時，其值 為零；iSnk（k =1,2,，n-1）為與節(jié)點k相連的所有電流源電流的代數(shù)和。當電流流進該節(jié) 點時，其值取正，否則取負。用節(jié)點法求解電路的一般步驟：（1）選定參考節(jié)點，標定 n-1個獨立節(jié)點電壓；（2）對n 一1個獨立節(jié)點，以節(jié)點電壓為未知量，列寫其 <CL方程;（3）求解上述方程，得到 n-1個節(jié)點電壓；（4） 求各支路電流（用節(jié)點電壓表示）；（5 ）其他分析，如功率計算等實例：如圖1所示電路。試求圖1中各支路電流。分析：用節(jié)點電壓法求解。節(jié)點選擇如圖2 所示Un1、Un2。T 3千宀-E12006+=Mh+工T Jioo 田 C>j 32565haL1r I2!

33、1f圖1節(jié)點電壓方程為2U3Un1 =1001 1 1 1 1 -(-小1Un2_2 -.2010020100257.51 0 0受控源控制量U3與節(jié)點電壓關系的補充方程為(3)將式（3）代入式（2），消去中間變量U3，得Uni =100(4)_215Un1 Un2 2解式（4）方程組，得Un1 =100V,Un2 =9.375/各支路電流為Un11010Un120100 375 =4.531 二20U n1 U n2-2U3U n1 U n2100100-100 937 -0.906A100Un2259.375250.375.-.Un29.3751.250.-.7.57.5=234 =13.

34、63.-.三、仿真實驗1、測節(jié)點電壓Un1、Un2 ,如圖3所示圖3結(jié)論1：測得節(jié)點電壓 Un1 =100/,Un2 =9.375/，仿真測驗值與理論值一致。2 、測各支路電流，如圖4U54.531DC 1e-0090hmU4DC 1#-0a9OhfnDC 1eO090hm0,90610.000U7 DCg 二T U6 -Wv- .iaoaI1 250-! -I1eX)09Ohm2 V/V1e-0090hmueDC圖4結(jié)論2:仿真實驗結(jié)果與理論值結(jié)果一致。四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1、仿真實驗結(jié)果與理論計算值一致。2、在仿真實驗過程中注意受控源的連接，及電路圖接地。小結(jié)：通過本此實驗，我

35、加深了對線性電阻電路一般分析方法的認識，特別是節(jié)點電壓法分析電阻電路。在含有受控源的電路應用節(jié)點電壓法時應先將受控源當成獨立電源，按僅含電阻和獨立電源電路列寫方程。 在實際學習中應掌握不同的分析電路的方法，比較他們的特點，做到具體問題具體分析。仿真實驗6非正弦周期電路仿真設計一、仿真實驗目的1、了解非正弦周期函數(shù)的傅里葉級數(shù)，理解掌握非正弦周期電路的諧波分析法。2 、熟練掌握有效值、平均值和平均功率的計算。3 、觀察非正弦周期性電流電路中的諧振現(xiàn)象。4 、熟練運用multisim分析非正弦周期電路。二、實驗原理及實例原理：周期信號都可以用一個周期函數(shù)來表示：ft = f tk =0,1,2,式

36、（1）中，-稱為周期函數(shù)的周期。如果周期函數(shù)f t滿足狄里赫利條件，那么它就可以展開成為一個收斂傅里葉級數(shù)，即+ Z acosk't）】-:k式（2）中，a。稱為周期函數(shù)的恒定分量（或直流分量），就是周期函數(shù)的平均值。c! sint 稱為周期函數(shù)的基波分量，它的周期和頻率與原周期函數(shù)和頻率相同。其他的頻率成分稱為k次諧波，它們的頻率依次原周期函數(shù)頻率的k倍。有效值：非正弦周期電流i的有效值為120 3 -22 k = 1,2,3,（3）非正弦周期電壓u的有效值為U 二 U2o U2i U22 d k =1,2,3,（4）平均值：非正弦周期量的平均值等于該非正弦周期量絕對值的平均值，以電

37、流為例，有(5)(6)=fTi dtT Jo平均功率：周期性非正弦信號激勵下端口吸收的平均功率等于其直流分量與各次諧波分別激勵下端口 吸收的平均功率的代數(shù)和。? = U0 0 U1 1 cos 1Uk k cos k式（6）中k =uk -ik實例：題圖1中所示周期性非正弦電路中，電源電壓為 us t i='1010、2 si nt 5i2s in 3t V 。 =2£ =100 二（rad s），11丄二21 1 ,丄2二i，C = - i。求（1）電流i2及其有效值；（2）電源us發(fā)出的平均3 3功率。分析：當10V直流電壓源單獨作用時,1-Q =U2o1Q2= 5QW當

38、電壓源基波單獨作用時，設RLC并聯(lián)部分的阻抗為? 2心3/ - j3 2 =0.3685 79.38 = ：0.0 6 7 9 j0.3 6 2210 03.139 48.8= 3.186 - 48.83_62 j2 心 一 2.0679 j2.3622o,-Q,Qu2 二行2 =3.186 -48.80.3685 79.38 =1.174 30.58 V21 亠=0.587. 30.582W mUcos =10 3.186 cos48.8 = 21W電壓源三次諧波單獨作用時，LC并聯(lián)電路發(fā)生諧振(開路)- U5”。13 = 230.6934 - 56.3 A134 j6 7.211 56.3

39、?U313 cos 3 二 5 0.6934 cos56.3 二 1.92W電流i 0.587, 2 sin t 30.60.693 2sin(3t - 56.3 ) L其有效值2 = 0.5872 0.6932 =0.91-.P = P0 弓 =50 21 1.92 二 72.9W、仿真實驗1、當10V直流電壓源單獨作用時，測電壓及功率，如圖2所示圖2結(jié)論1： 10V直流電壓源單獨作用時，仿真實驗值與理論值一致。2、當電壓源基波單獨作用時，測電壓，電流，如圖3VoltagePower 4匚1ter 二Wattmeter XWIV1120.991 W0.659Current圖3結(jié)論2:電壓源基

40、波單獨作用時，功率實驗仿真測量值與理論值有細微差別。20U2AC IQMOhmAC 1le-OOSOhim0.0P1O61 H 0.001061 F3電壓源三次諧波單獨作用時，仿真電路如圖4所示U70.00G3652Hfi> Vrms 1IS0 HzQo:第#頁圖4結(jié)論3：電壓源三次諧波單獨作用時，功率實驗仿真測量值與理論值有細微差別綜上：3 二忌二？3 二 72.933W, 1 =0.9125,圖64、觀察比較輸入電壓與輸出電壓波形，了解并聯(lián)諧振的濾波作用。如圖第59頁結(jié)論4:可見輸入信號為一非正弦周期性信號，輸出信號也為非正弦周期信號，而且輸出信號的頻率的峰值比輸入信號的峰值低，這是

41、由于該電路三次諧波作用，LC并聯(lián)電路發(fā)生諧振（開路）構(gòu)成一濾波電路。四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析1 、計算的功率誤差72.933-72.972.9100°。=0.0453°。，說明誤差極小，經(jīng)分析，該設置時舍去了部分誤差可能由以下來源： 設置仿真電路元件時其頻率與有效值均不為整數(shù), 小數(shù)值；仿真電路試驗中是考慮電壓電流表的內(nèi)阻的，而在理論計算時是被忽略的。小結(jié)：通過非正弦周期電路仿真實驗，我加深了對非正弦周期信號認識，進一步理解非正弦周期電路的諧波分析法，以及非正弦周期函數(shù)的傅里葉諧波分析法，同時還加深掌握非正弦周期電流電路的計算。在試驗過程中我不僅驗證了部分知識點及公

42、式，同時還對這部分的知識進行了一些實際的應用，如構(gòu)成濾波電路。希望本次實驗的經(jīng)驗會有助于我以后的學習。仿真實驗7戴維南定理仿真設計一、仿真實驗目的1、利用電路仿真設計驗證戴維寧定理的正確性，更加熟練地掌握用電路仿真軟件 模擬電路原理，加深對戴維寧定理的理解。2、掌握測量有源二端網(wǎng)絡參數(shù)的一般方法，深刻理解戴維南等效電路基本原理。二、實驗原理及實例原理：對于一個線性含有獨立源的一端口網(wǎng)絡，對其外部可以用一個簡單的含源支路等效代替。戴維南定理：任何一個線性含有獨立源、線性電阻和線性受控源的二端口（一端口）網(wǎng)絡，對外路來說，可以等效為一個電壓源uoc和電阻Req的串聯(lián)組合；此電壓源的電壓等于該網(wǎng)絡的

43、端口開路電壓，而電阻等于該一端口中全部獨立電源置零后的輸入電阻。戴維南定理的圖示如圖 1，圖1實例：試用如圖2所示電路中ab支路的電流ab和ab支路發(fā)出的功率 ？。圖2分析：先將ab支路獨立出來，求如圖3所示端口的戴維南等效電路圖3由 uoc 20 2 20 -10=0得 uoc 二-50V將電壓源短路、電流源斷路求Req即 Req 二 20?再求解，如圖4由 ab 60-20 50=0-= _ ab U°c 備Req = -20W得 ab 0"、仿真實驗:Wcici«Vimi3n :三些匚tUoc。如圖5- 11 - -H /x-1將ab支路獨立出來，測-0-0

44、0DC dOMOlinrr圖5結(jié)論1: Uoc二-50V，仿真測量值與理論值一致。2、測短路電流sc，計算-Zeq。如圖6v/i : V T.R3 iso :結(jié)論 2： sc=25二，eqU2uocsc二50201，即仿真測驗值與理論值結(jié)果一致。-2.53、仿真實驗直接測：ab及輸出功率P。如圖7所示OC 1 b 0090hm圖7Wattmeter-XWM 1if-20.000 WPower 匚（or:Vottags1 DQiQCurrent結(jié)論3 :實驗測得ab二-0.5-?二-20W，與理論值結(jié)果一致。四、理論分析與仿真結(jié)果的對比分析小結(jié)：這次實驗，我用仿真電路對戴維寧定理進行驗證，我先加

45、深了對戴維寧定 理進行理解，再根據(jù)戴維寧定理對相關例題進行分析計算，得到開路電壓uoc，短路電流sc，繼續(xù)求出等效電阻尺q，將等效后的電路與需要求出電流的支路相串聯(lián)，利 用歐姆定理，可以得出需要的電流。并同時利用回路電流法驗證計算的正確。然后， 將計算得出的結(jié)果和仿真電路得出的結(jié)果比較，從而驗證了戴維寧定理的正確性。仿真實驗8 直流或正弦激勵下的一階電路的響應、仿真實驗目的1、熟練掌握換路定理和電路初始值的計算；2、掌握直流或正弦激勵一階電路的零輸入響應、零狀態(tài)響應和全響應。3、 熟練掌握一階電路的三要素法；4、學會用multisim分析一階電路。二、實驗原理及實例原理：求解一階動態(tài)電路的三要素法的公式為：ty t = y -=y 0- y 二 y b： （t 一 o）（1）式（1）中，yii為電路的穩(wěn)態(tài)解，yO，為電路初始值，為時間常數(shù)。y ：-穩(wěn)態(tài)解。在直流激勵下，電路到達新的穩(wěn)態(tài)時，電容相當于開路，電感相當于短路，電壓或電流的穩(wěn)態(tài)解是直流量（常數(shù)）；在正弦交流激勵下，電路達到新的穩(wěn)態(tài)時，電壓或電流的穩(wěn)態(tài)解是正弦時間函數(shù)。LReqReq是匸一-時間常數(shù)。RC電路的時間常數(shù).二ReqC , RL電路的時間常數(shù)6如圖1,對一階RC電路,電容