實(shí)驗(yàn)(二)第次課連續(xù)時間系統(tǒng)模擬

1、2022/7/26連續(xù)(linx)時間系統(tǒng)模擬Multisim 2001的應(yīng)用(yngyng)共二十二頁2022/7/26主要授課(shuk)內(nèi)容：一、 Multisim 2001 軟件(run jin)的應(yīng)用介紹二、實(shí)驗(yàn)教材P147：圖9-9 RC低通電路三、實(shí)驗(yàn)教材P147：圖9-10 二階帶通電路共二十二頁2022/7/261、Multisim 2001 特點(diǎn)(tdin)一、 Multisim 2001 軟件(run jin)的介紹 Multisim 2001 是加拿大IIT公司推出的用于電路仿真和設(shè)計(jì)的EDA軟件。 系統(tǒng)集成度高，界面直觀，操作方便。具有數(shù)字、模擬、數(shù)字/模擬混合電路的

2、仿真能力。電路分析手段完備。共二十二頁2022/7/26提供(tgng)多種輸入、輸出接口。具有(jyu)射頻電路仿真功能。使用靈活方便。共二十二頁2022/7/26Multisim 用于連續(xù)時間(shjin)系統(tǒng)的模擬 1.連續(xù)時間系統(tǒng)的模擬的基本概念 求解系統(tǒng)響應(yīng)的問題，實(shí)際上就是求解微分方程的問題。這些實(shí)際系統(tǒng)可以是電的或非電的物理系統(tǒng)，也可以是社會、經(jīng)濟(jì)和軍事等非物理量系統(tǒng)。模擬裝置可以與實(shí)際系統(tǒng)的內(nèi)容完全不同，但是(dnsh)兩者的微分方程完全相同，輸入輸出關(guān)系即傳輸函數(shù)也完全相同。 通過對模擬裝置的研究來分析實(shí)際系統(tǒng)，最終達(dá)到一定條件下確定最佳參數(shù)的目的。對于那些用數(shù)學(xué)手段較難處理

3、的高階系統(tǒng)來說，應(yīng)用系統(tǒng)模擬就更為有效。共二十二頁2022/7/26 在電學(xué)中，系統(tǒng)的模擬就是用由基本運(yùn)算單元電路組成的模擬裝置來模擬電的實(shí)際系統(tǒng)，模擬裝置的激勵和響應(yīng)都是電物理量。 在Multisim軟件中，其模擬器件庫提供了積分器、微分器、加法器、乘法器、除法器、比例放大器等模塊可簡便、有效地用于構(gòu)成系統(tǒng)模擬電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真(fn zhn)分析。1.連續(xù)時間系統(tǒng)(xtng)的模擬的基本概念共二十二頁2022/7/26（2）拉普拉斯變換(binhun)(Laplace Transfom) 拉普拉斯變換分析法是分析連續(xù)、線性、時不變系統(tǒng)的有效工具。它將時域的微分方程運(yùn)算轉(zhuǎn)換為復(fù)頻域的代數(shù)運(yùn)算

4、，再通過拉普拉斯反變換得到系統(tǒng)的時域解。這使得求解復(fù)雜的系統(tǒng)響應(yīng)變得相對簡單。 在零狀態(tài)初始條件下，時域和復(fù)頻域有如(yur)右表最基本的對應(yīng)關(guān)系：共二十二頁2022/7/26（3）Multisim 用于系統(tǒng)模擬的基本(jbn)方法 在零狀態(tài)求出系統(tǒng)復(fù)頻域的傳輸函數(shù)(hnsh) (a)由系統(tǒng)的微分方程經(jīng)過拉斯變換求得。如：已知描述系統(tǒng)的微分方程為：試求該系統(tǒng)的系統(tǒng)傳輸函數(shù)H(S)。解：將微分方程兩邊取拉斯變換得共二十二頁2022/7/26 (b)由時域系統(tǒng)的沖擊(chngj)響應(yīng)求拉斯變換而得到。上題，應(yīng)用時域求解微分方程，可得系統(tǒng)的沖擊(chngj)響應(yīng)為：共二十二頁2022/7/26(c)

5、對于具體電路，系統(tǒng)傳輸函數(shù)(hnsh)可以用零狀態(tài)下的復(fù)頻域等效電路模型求得。試求下圖所示電路的系統(tǒng)傳輸函數(shù)H(S)R1R2CLX (t)Y (t)R1R2SCSLX (S )Y (S )1圖a 時域電路模型 圖b 復(fù)頻域域電路模型共二十二頁2022/7/26 電路的零狀態(tài)復(fù)頻域模型(mxng)如上圖(b)，系統(tǒng)傳輸函數(shù)H(S)：共二十二頁2022/7/26 把傳輸函數(shù)化成Multisim所需的標(biāo)準(zhǔn)形式:(A)算子S 在分子(fnz)的冪次不高于分母的冪次。(B)因需用積分器仿真，算子S 應(yīng)化成1/S 。(C)分母的常數(shù)項(xiàng)化成1。共二十二頁2022/7/26運(yùn)用Multisim的模擬器件庫中的

6、積分器、比例放大器、加法器等模塊組構(gòu)系統(tǒng)模擬電路。應(yīng)遵循以下幾個原則: (1)系統(tǒng)模擬電路輸入端必用加法器模塊對輸入信號和反饋信號求和，加法器輸出送積分器模塊(2)根據(jù)S 的最高冪次n，取出n個積分器模塊串接。(3)算子S的系數(shù)使用比例放大器模塊(4)傳輸函數(shù)H(S)的分子是輸出項(xiàng)，分子中各項(xiàng)比例放大器模塊的輸出用加法器求和后成為系統(tǒng)(xtng)輸出。分母是負(fù)反饋項(xiàng)，其系數(shù)正、負(fù)異號后送輸入端加法器。(5)分母中為1的常數(shù)項(xiàng)不用任何運(yùn)算模塊共二十二頁2022/7/26 直接運(yùn)用Multisim的模擬器件庫中的傳輸函數(shù)(hnsh)模塊進(jìn)行系統(tǒng)模擬: 調(diào)用模擬器件庫中的傳輸函數(shù)模塊，按照式1設(shè)置分

7、子分母相關(guān)參數(shù)。其中B5B0是分母的各項(xiàng)系數(shù)，A5A0是分子的各項(xiàng)系數(shù)。共二十二頁2022/7/26盧慶莉 編寫(binxi)二、實(shí)驗(yàn)教材(jioci)P147：圖9-9 RC低通電路時域電路： 復(fù)頻域電路：V1V2C1F1F1k1kC V1(S)1k1k V2(S)傳遞函數(shù)：系統(tǒng)模擬圖：共二十二頁2022/7/26盧慶莉 編寫(binxi)三、實(shí)驗(yàn)教材(jioci)P147：圖9-10 二階帶通電路時域電路： 復(fù)頻域電路：LRV1V20.1F5.6mH20傳遞函數(shù)：系統(tǒng)模擬圖：R20 V1(S) V2(S)共二十二頁2022/7/261、畫出下面?zhèn)鬏敽瘮?shù)(hnsh)的系統(tǒng)模擬框圖解：四、思考

8、題共二十二頁2022/7/262、寫出傳輸(chun sh)函數(shù)，畫系統(tǒng)模擬框圖。 解： 共二十二頁2022/7/263、寫傳輸函數(shù)(hnsh)，畫系統(tǒng)模擬框圖 解：共二十二頁2022/7/264、計(jì)算下圖電路的電壓傳輸(chun sh)函數(shù)H(S)（V1(t)輸入，V2(t)輸出），并畫出系統(tǒng)模擬框圖。共二十二頁2022/7/265、寫出圖一階電路的傳輸(chun sh)函數(shù)，畫出系統(tǒng)模擬框圖。解：共二十二頁內(nèi)容摘要2022/2/26。2022/2/26。二、實(shí)驗(yàn)教材P147：圖9-9 RC低通電路。 系統(tǒng)集成度高，界面直觀，操作方便。1.連續(xù)時間系統(tǒng)的模擬的基本概念。求解系統(tǒng)響應(yīng)的問題，實(shí)際上就是求解微分方程的問題。通過對模擬裝置的研究來分析實(shí)際系統(tǒng)，最終(zu zhn)達(dá)到一定條件下確定最佳參數(shù)的目的。在Multisim軟件中，其模擬器件庫提供了積分器、微分器、加法器、乘法器、除法器