電路計算機仿真分析

電路計算機仿真分析實驗一直流電路工作點分析和直流—.實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)使用PSPICE軟件，熟悉它的工作流程，即繪制電路圖、元件類別的選擇及其參數(shù)的賦值、分析類型的建立及其參數(shù)的設(shè)置、Probe窗口的設(shè)置和分析的運行過程等。2、學(xué)習(xí)使用PSPICE進(jìn)行直流工作點分析和直流掃描分析的操作步驟。二.實驗原理

對于電阻電路，可以用直觀法（支路電流法、節(jié)點電壓法、回路電流法）列寫電路方程,求解電路中各個電壓和電流。PSPICE軟件是采用節(jié)點電壓法對電路進(jìn)行分析的。使用PSPICE軟件進(jìn)行電路的計算機輔助分析時，首先在capture環(huán)境下編輯電路，用PSPICE的元件符號庫繪制電路圖并進(jìn)行編輯、存盤。然后調(diào)用分析模塊、選擇分析類型，就可以“自動”進(jìn)行電路分析了。需要強調(diào)的是，PSPICE軟件是采用節(jié)點電壓法“自動”列寫節(jié)點電壓方程的，因此，在繪制電路圖時，一定要有參考節(jié)點（即接地點）。此外，一個元件為一條“支路”（branch），要注意支路（也就是元件）的參考方向。對于二端元件的參考方向定義為正端子指向負(fù)端子。三.示例實驗1、示例說明：應(yīng)用PSPICE求解圖1-1所示電路個節(jié)點電壓和各支路電流。圖1T2.圖形顯示各節(jié)點電壓和各元件電流值如下:AAAr1kR33k?Idc24AdcR33k?Idc24Adc2Adc圖1-2仿真結(jié)果四.選做實驗以圖所示的直流電路為例，要求對這個電路進(jìn)行以下兩方面的分析:1、直流工作點分析：即求各節(jié)點電壓和各元件電壓和電流。同上。@132AdcIPRINT閆

直@132AdcIPRINT閆

直加15Vdc圖圖1-3選做實驗電路圖2、直流掃描分析結(jié)果見圖1-4。圖卜4直流掃描分析的輸出波形WW.WW.3.數(shù)據(jù)輸出為:V_V1I(V_PRINT1)0.000E+001.400E+001.000E+001.500E+002.000E+001.600E+003.000E+001.700E+004.000E+001.800E+005.000E+001.900E+006.000E+002.000E+007.000E+002.100E+008.000E+002.200E+009.000E+002.300E+001.000E+012.400E+001.100E+01 2.500E+001.200E+01 2.600E+00IRL與US1的函數(shù)關(guān)系為：IRL=1.4+(1.2/12)U1.(公式1-1).4表示當(dāng)沒有電壓源U1時，IRL為1.4A；12表示U1變化了12V；.2表示當(dāng)電壓變化了12V時，電流變化了1.2A。五.思考與討論1、任選一條閉合回路，可以得出該回路的電壓之和為零，即：EUi-0；另外任一節(jié)點電流之和為零，即：EIi=O?？梢缘贸龌鶢柣舴螂妷憾珊突鶢柣綦娏鞫傻恼_性。2、公式1T中，1.4表示Vsl斷開時其他電源作用于RL的電流，0.1表示Vsl單獨作用于RL,而其他電源置零時的等效電導(dǎo)，根據(jù)電路的疊加原理，所有電源同時作用于RL時的電流為兩部分之和。即：I?l=1.4+0.lUsl。3、實驗中如果要測量節(jié)點N1的電壓隨Usl的函數(shù)關(guān)系，只需在節(jié)點N1處添加一個電壓指針，其他設(shè)置與直流掃描分析類似。七.實驗報告.總結(jié)如何用Pspice進(jìn)行直流工作點分析和直流掃描分析。答：Pspice軟件的使用：若想得到其它量的函數(shù)關(guān)系，得到其波形圖，只需在所測定點上設(shè)置相應(yīng)的探針，然后在參數(shù)設(shè)定上進(jìn)行一點更改。如想要確定負(fù)載電阻RL的電流隨負(fù)載電阻變化的波形，只需將“直流掃描分析參數(shù)表”中“Name”中的VI該為RL；若想要確定節(jié)點電壓Uni隨U1的變化，只需在nl這個節(jié)點上設(shè)置一個電壓探針。3.分析實驗結(jié)果答：對于電路1,設(shè)4V和6V所對應(yīng)的結(jié)點分別為1和2。對于中間的一個回路有：4*1+1*2-3*2=0,即基爾霍夫電壓定律成立。對于結(jié)點1有：2+2-4=0,即基爾霍夫電流定律成立。實驗二 戴維南定理和諾頓定理的仿真一、實驗?zāi)康?、進(jìn)一步熟悉PSPICE仿真軟件中繪制的電路圖，初步掌握符號參數(shù)、分析類型的設(shè)置。學(xué)習(xí)Prode窗口的簡單設(shè)置。2、加深對戴維南定理與諾頓定理的理解二、實驗原理戴維南定理指出，任一線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對外電路來說，可以用一個電壓源與電阻串聯(lián)的支路來代替，該電壓源的電壓Us等于原網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc,電阻Ro等于原網(wǎng)絡(luò)的全部獨立電源置零后的輸入電阻Req。諾頓定理指出，任一線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，時外電路來說，可以用一個電流源與電導(dǎo)并聯(lián)的支路來代替，該電流源的餓電流Is等于原網(wǎng)絡(luò)的短路電流Isc,其電導(dǎo)Go等于原網(wǎng)絡(luò)的全部獨立電源置零后的輸入電導(dǎo)Geq(Geq=l/Req)o1.繪制電路圖RLd2.按測得的等效參數(shù)修改電路參數(shù)，見2-2。var=1k圖RLd2.按測得的等效參數(shù)修改電路參數(shù)，見2-2。var=1k圖2-2修改參數(shù)后的電路圖3.甫新設(shè)定掃描參數(shù)，顯示結(jié)果如圖2-3。圖2-3修改參數(shù)后的輸出伏安特性曲線五.思考與討論1、戴維南定理和諾頓定理使用的條件為：不含受控源的線性網(wǎng)絡(luò)。2、通過分析比較圖2-3中的三條伏安特性曲線，可以發(fā)現(xiàn)三條曲線耦合得非常好，這說明了戴維南定理和諾頓定理的正確性。即：一個有源一端口網(wǎng)絡(luò)既可以等效為一個電壓源和電阻串聯(lián)的電路，也可以等效為一個電流源和電導(dǎo)相并聯(lián)的電路。3、在測量電路的短路電流和開路電壓時，可以通過啟動圖形工具欄中的十字型標(biāo)尺，根據(jù)標(biāo)尺數(shù)據(jù)顯示框讀取電流和電壓。4、如果圖2-3出現(xiàn)漸增的波形，則是由于電流的正負(fù)不一致，但是并不影響實驗的結(jié)果。七.實驗報告由輸出特性曲線可以看出，這三條伏安特性曲線是完全一樣的，從而驗證了戴維南定理和諾頓定理的正確性。實驗三 正弦穩(wěn)態(tài)電路分析和交流掃描分析一、實驗?zāi)康?、進(jìn)一步學(xué)習(xí)使用PSPICE軟件，熟悉它的工作流程。2、學(xué)習(xí)用PSPICE進(jìn)行正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析。3、學(xué)習(xí)用PSPICE進(jìn)行正弦穩(wěn)態(tài)電路的交流掃描分析。二、實驗原理時于正弦穩(wěn)態(tài)電路，可以用相量法列寫電路方程（支路電流法、節(jié)點電壓法、回路電流法），求解電路中各個電壓和電流的振幅（有效值）和初相位（初相角）。PSPICE軟件是用相量形式的節(jié)點電壓法對正弦穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行分析的。三、示例實驗1.正弦穩(wěn)態(tài)分析:圖3-11.正弦穩(wěn)態(tài)分析:圖3-1正弦穩(wěn)態(tài)分析電路圖仿真計算的輸出結(jié)果為:FREQIM(V_PRINT3)IP(V_PRINT3)IR(V_PRINT3)II(V_PRINT3)1.592E+032.268E-038.987E+015.145E-062.268E-03FREQIM(V_PRINT4)IP(V_PRINT2)IR(VPRINT4)II(V_PRINT4)

1.592E+032.004E+008.987E+014.546E-032.004E+001.592E+032.004E+008.987E+014.546E-032.004E+00分析：可以清楚的看出，電源回路中的電流振幅近似等于0,負(fù)載回路中的電流振幅等于2A。四、選做實驗1.對正弦穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行計算機輔助分析，求出各元件的電流。電路如圖3-2。圖3-2仿真得到結(jié)果如圖3-3所示圖3-3計算輸出結(jié)果為：FREQIM(V_PRINT1)IP(V_PRINT1)IR(V_PRINT1)II(V_PRINT1)1.592E+024.925E+011.482E+004.923E+011.273E+00FREQIM(V_PRINT4)IP(V_PRINT4)IR(V_PRINT4)II(V_PRINT4)1.592E+022.450E+01-4.484E+011.738E+01-1.728E+01FREQIM(V_PRINT5)IP(V_PRINT5)IR(V_PRINT5)II(V_PRINT5)1.592E+022.025E+017.136E+016.472E+001.919E+01FREQIM(V_PRINT10)IP(V_PRINT10)IR(V_PRINT10)II(V_PRINT10)1.592E+02 1.329E+015.77OE+O17.105E+001.124E+011.592E+02 1.329E+015.77OE+O17.105E+001.124E+013、電路如圖3-3,Us=311cos(314t)V,電容是可調(diào)的，其作用是為了提高電路的功率因數(shù)人。試分析電容為多大時，電路的功率因數(shù)入=1。圖3-4圖3-4圖3-5仿真輸出結(jié)果五、思考與討論1、在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器后，電路的總電流可能增大也可能減小，具體的變化要看電容的大小，電容較小時總電流將增大，電容較大時電流將減小。此時感性元件上的電流和功率不變。2.并聯(lián)電容的容性無功功率補償了負(fù)載電感中的感性無功功率，理論上可以用串聯(lián)電容的方法來提高功率因數(shù)，但這樣會改變電動機的工作狀態(tài)，故不用串聯(lián)電容法來提高功率因數(shù)。所并的電容并不是越來越好，太大可能導(dǎo)致過補償。七.實驗結(jié)果分析(1)根據(jù)所給出的實驗步驟，用PSPICE做例題后，得到了數(shù)值的結(jié)果，由此結(jié)果可看出電源回路中的電流振幅近似等于0,負(fù)載回路中的電流振幅等于2A,與課本上結(jié)論一樣。

(2)求出各元件的電流如圖3-3所示，對仿真結(jié)果進(jìn)行判斷：例，由圖知，I(R1)=44A,I(R2)=6.4A,I(R3)=14A,I(R4)=22A,則對由這四個電阻構(gòu)成的結(jié)點做KCL分析得，44約=6.4+14+22,所以仿真結(jié)果大致正確。(3)對圖3-4進(jìn)行仿真，因已知當(dāng)功率因數(shù)為1時，電源輸出電流最小，所以以電容值為變量，電源輸出電流為因變量，得實驗結(jié)果如圖3-5所示，則觀察曲線可知，當(dāng)C=14.27uf時，電源輸出電流大致為最小。實驗四一階動態(tài)電路的研究實驗?zāi)康?、掌握PSPICE編輯動態(tài)電路、設(shè)置動態(tài)元件的初始條件、掌握周期激勵的屬性及對動態(tài)電路的仿真方法。2、理解一階RC電路在方波激勵下逐步實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)充放電的過程。3、理解一階RL電路在正弦激勵下，全響應(yīng)與激勵接入角的關(guān)系。二.實驗原理與說明電路在一定條件下有一定的穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)條件改變，就要過度到新的穩(wěn)定狀態(tài)。從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種新的穩(wěn)定狀態(tài)往往不能躍變，而是需要一定的過渡過程(時間)的，這個物理過程就稱為電路的過渡過程.電路的過渡過程往往為時短暫，所以在過渡過程中的工作狀態(tài)成為暫態(tài)，因而過渡過程又稱為暫態(tài)過程。三.實驗示例L分析圖4-1所示RC串聯(lián)電路在方波激勵下的全響應(yīng)。電容初始電壓為2V(電容Ic設(shè)為2V).TD=2msTD=2msTR=0.001usTF=0.001usPW=2msPER=4ms圖4-12.仿真計算及結(jié)果分析。經(jīng)過仿真計算得到圖形輸出如圖4-2所示。圖4-2從波形可見，電容的工作過程是連續(xù)在充放電過程，開始電容放電，達(dá)到最小值,但第一個方脈沖開始以后，經(jīng)歷一個逐漸“爬坡過程”，最后輸出成穩(wěn)定的狀態(tài)，產(chǎn)生?個近似的三角波。從電容電壓的數(shù)值輸出可以精確看到這個“爬坡過程”的詳細(xì)情況。最后電容電壓輸出波形穩(wěn)定在最大值為4.450,最小值2.550。增加VPRINT到電路上觀察電容電壓的數(shù)值輸出:TIMEV(N00257)0.000E+002.000E+002.000E-03I.146E+004.000E-033.645E+006.000E-032.089E+008.000E-034.185E+00I.000E-022.399E+00l.200E-024.363E+00I.400E-022.500E+00I.600E-024.421E+00I.800E-022.534E+002.000E-024.440E+002.200E-022.545E+002.400E-024.447E+002.600E-022.548E+002.800E-024.449E+003.000E-022.550E+003.200E-024.449E+003.400E-022.550E+003.600E-024.450E+003.800E-022.550E+004.000E-024.450E+00最后電容電壓輸出波形穩(wěn)定在最大值為4.5V,最小值為2.55V?四.選做實驗1.如下圖所示，改變電容值為0.2uF。改變時間常數(shù)為原來的0.1倍，觀察時間常數(shù)對電容電壓波形的影響。R1 -V\A/ 5K12drf^eVVTTTPP12drf^eVVTTTPP72ms0.001us0.001us■2ms-4ms經(jīng)仿真分析得到以下結(jié)果:圖4-4改變電容值為20uF,時間常數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0倍。得到仿真結(jié)果如下所示:a>kJ”號貨n就.仿真計算R=1K,C=100uF的RC串聯(lián)電路，接上峰-峰值為3V、周期為2s的方波激勵的零狀態(tài)響應(yīng)。圖4-7得到仿真結(jié)果如下所示:圖4-8TIMEV(N00257)0.000E+000.000E+002.000E+001.221E-044.000E+001.222E-046.000E+001.222E-048.000E+001.222E-041.000E+011.222E-041.200E+011.222E-041.400E+011.222E-041.600E+011.222E-041.800E+011.222E-04

.仿真計算R=lK,C=100uf的RC串聯(lián)電路，接上峰-峰值為5V、周期為2s的方波激勵時的全響應(yīng)電容電壓的初始值為IVo得到仿真結(jié)果如下所示:TIME0.000E+001.000E+002.000E+003.000E+004.000E+00得到仿真結(jié)果如下所示:TIME0.000E+001.000E+002.000E+003.000E+004.000E+00V(N00257)1.000E+00667E-05004E+002.035E-045.004E+005.000E+006.000E+007.000E+008.000E+009.000E+001.000E+011.100E+011.200E+011.300E+011.400E+011.500E+011.600E+011.700E+011.800E+011.900E+012.000E+012.035E-045.004E+002.035E-045.004E+002.035E-045.004E+002.035E-045.004E+002.035E-045.004E+002.035E-045.004E+002.035E-045.004E+002.035E-045.004E+00分析：全響應(yīng)，電容起始電壓為IV,此后電容處于充電狀態(tài)，充電達(dá)到飽和后，電容電壓的衰減很小又很快開始充電。五.思考與討論RC串聯(lián)電路中，電容電壓上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需要的時間為一個時間常數(shù)T。RC串聯(lián)電路中，電容電壓衰減到初始電壓的36.8%所需要的時間為一個時間常數(shù)To通常認(rèn)為電路從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)所需時間是57。七.實驗結(jié)果分析(1)通過實驗，發(fā)現(xiàn)電容電壓波形受R,C元件參數(shù)及時間常數(shù)的影響。其中時間常數(shù)對波形的影響從圖上看：.波形由方脈沖尖頂波變?yōu)榛⌒?脈沖，電容沖放電過程由近似的直線變成明顯的與電壓成非線形關(guān)系。.隨著時間常數(shù)的增大，電容一次充電和放電的時間間隔明顯增大，如圖4-2和圖4-4,從0增加到0.5s。(2)由示例實驗及實驗3、4知道，不同參數(shù)的RC串聯(lián)電路，由不同方波激勵的仿真影響時，所得到的電容電壓與激勵的波形是不同的，即它們的沖放電過程是有差別的。當(dāng)然，激勵的大小不同，所得到的電容電壓的最值也不同。(3)對電容電壓的零狀態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)：零狀態(tài)響應(yīng)時，電容電壓的初始值為0,全響應(yīng)時，電容電壓的初始值不為0,具有一定的數(shù)值。實驗五二階動態(tài)電路的仿真分析實驗?zāi)康?、研究R、L、C串聯(lián)電路的電路參數(shù)與其暫態(tài)過程的關(guān)系。2、觀察二階電路在過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種情況下的響應(yīng)波形。利用響應(yīng)波形,計算二階電路暫態(tài)過程有關(guān)的參數(shù)。3、掌握利用計算機仿真與示波器觀察電路響應(yīng)波形的方法?！?實驗原理1、用二階微分方程描述的動態(tài)電路，稱為二階電路。電路的零輸入響應(yīng)只與電路的參數(shù)有關(guān)，對應(yīng)不同的電路參數(shù)，其響應(yīng)有不同的特點：當(dāng)R>2時，零輸入響應(yīng)中的電壓、電流具有非周期的特點，稱為過阻尼狀態(tài)。當(dāng)R<2時，零輸入響應(yīng)中的電壓、電流具有衰減振蕩的特點，稱為欠阻尼狀態(tài)。此時衰減系數(shù)8=R/2L,30=1/是在R=0情況卜的振蕩角頻率，稱為無阻尼振蕩電路的固有角頻率。在RW0時，R、L、C串聯(lián)電路的固有振蕩頻率3'=將隨6=R/2L的增加而下降。當(dāng)R=2時，有8=3。，3'= =0,暫態(tài)過程界于非周期與振蕩之間，稱為臨界狀態(tài)。其本質(zhì)屬于非周期暫態(tài)過程。2、此外還可以在相平面作同樣的研究工作。相平面也是宜角坐標(biāo)系，其橫軸表示被研究的物理量度x,縱軸表示被研究的物理量對時間的變化率dx/dt。由電路理論可知，對于R、L、C串聯(lián)電路，兩個狀態(tài)變量分別為電容電壓Uc、電感電流ilo因為iL=ic=CdUc/dt,所以取Uc為橫坐標(biāo)，il為縱坐標(biāo)，構(gòu)成研究該電路的狀態(tài)平面。每一個時刻的Uc、il,可用相平面上的某一點來表示，這個點稱為相跡點。Uc、il隨時間變化的每一個狀態(tài)可用相平面上一系列相跡點表示。一系列相跡點相連得到的曲線稱為狀態(tài)軌跡（或相軌跡）。利用Pspice仿真可以很方便地得到狀態(tài)軌跡。三.示例實驗.研究R、L、C串聯(lián)電路零輸入響應(yīng)波形。圖5T在一個坐標(biāo)下觀察Uc、Uu波形。R=20ohm,欠阻尼情況fin工g 0.0■*E*,；”? VY冬笛R=40ohm,臨界阻尼情況Cb 3.&ZUO.SffliE0■產(chǎn)滿".;”歹修門久：卻為R=100ohm,過阻尼情況'Kar四、選做實驗.研究方波信號作用下的R、L、C串聯(lián)電路。V1=0V2=10TD?0TR■0.001usTF=O.OOlusPW=2msPER?4msPARAMETERS:圖5-6圖5-7b.Rl=0.1c.Rl=l圖5-9d.Rl=10e.Rl=40圖5-11f.RI=200n/：0n配圖5-12根據(jù)公式R=2"JC,L=0.8m,C=2u,得R=40,可知Rl=40。是臨界非振蕩充電過程的條件。當(dāng)R=-0.5（負(fù)電組）時，可看到Uc逐漸變大，與電阻為正值時情況相反;R<40時，每一個方波的整周期內(nèi)，Uc處于振蕩狀態(tài)；R>40時，電路處于過阻尼狀態(tài)。五、思考與討論（1）RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程中，電感和電容之間存在能量轉(zhuǎn)換，在能量傳遞過程中，由于電阻會消耗能量，所以隨著R的大小的不同，電路會出現(xiàn)不同的工作狀態(tài)：當(dāng)R較小*<2%時，電路處于振蕩狀態(tài)，電感和電容通過電流來實現(xiàn)能量交換，由于電阻總是消耗能量（此時消耗能量較?。?，使整個系統(tǒng)的能量不斷減少，從而使電容電壓的振幅值衰減；當(dāng) Yu時，電路處于非振蕩狀態(tài)，由于電阻較大，消耗的能量太多，從而阻礙了電容和電感之間能量的傳遞，也導(dǎo)致了震蕩過程的消失，故稱之為“過阻R=2,尼；當(dāng)Yc時，電路處于臨界狀態(tài)，電容和電感的能量沒有互相傳遞的過程，也即是介于震蕩與過阻尼的狀態(tài)之間的交界狀態(tài)。七.實驗報告（1）在RLC串聯(lián)電路中，因R取值不同，電路的零輸入響應(yīng)出現(xiàn)欠阻尼，臨界阻尼，和過阻尼三種情況。選做實驗中不同R值對應(yīng)的不同的暫態(tài)過程，也反映了不同的能量轉(zhuǎn)換過程。（2）在選做實驗中，計算的R1M0時為臨界阻尼狀態(tài)，R（40時是欠阻尼，R〉40時是過阻尼，故會出現(xiàn)不同波形差異。（3）通過本次實驗，使我對二階電路零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)有了進(jìn)一步的了解，對出現(xiàn)的各不同波形的原因理解更深。實驗六頻率特性和諧振的仿真一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)使用Pspice軟件仿真分析電路的頻率特性。2、掌握用Pspice軟件進(jìn)行電路的諧振研究。3、了解耦合諧振的特點。二、實驗原理1、在正弦穩(wěn)態(tài)電路中，可以用相量法對電路進(jìn)行分析。電路元件的作用是用復(fù)阻抗Z表示的，復(fù)阻抗Z不僅與元件參數(shù)有關(guān)，還與電源的頻率有關(guān)。因此，電路的輸出（電壓、電流）不僅與電源的大?。ㄓ行е祷蛘穹┯嘘P(guān)，還與電源的頻率有關(guān)，輸出（電壓、電流）傅氏變換與輸入（電壓源、電流源）傅氏變換之比稱為電路的頻率特性。2、在正弦穩(wěn)態(tài)電路中，對于含有電感L和電容C的無源一端口網(wǎng)絡(luò)，若端口電壓和端口電流同相位，則稱該一端口網(wǎng)絡(luò)為諧振網(wǎng)絡(luò)。諧振既可以通過調(diào)節(jié)電源的頻率產(chǎn)生，也可以通過調(diào)節(jié)電容元件或電感元件的參數(shù)產(chǎn)生。電路處于諧振時，局部會得到高于電源電壓（或電流）數(shù)倍的局部電壓（或電流）。3、進(jìn)行頻率特性和諧振電路的仿真時，采用“交流掃描分析”，在Probe中觀測波形，測量所需數(shù)值。還可以改變電路或元件參數(shù)，通過計算機輔助分析，設(shè)計出滿足性能要求的電路。4、對濾波器輸入正弦波，令其頻率從零逐漸增大，則輸出的幅度也將不斷變化。把輸出降為其最大值的所對應(yīng)的頻率稱為截止頻率，用3c表示。輸出大于最大值的的頻率范圍就稱作濾波器的通頻帶（筒稱通帶），也就是濾波器能保留的信號的頻率范圍。5、對濾波電路的分析可以用Pspice軟件采用“交流掃描分析”，并在Probe中觀測波形、測量濾波器的通頻帶、調(diào)節(jié)電路參數(shù)，以使濾波器滿足設(shè)計要求。三、示例實驗1、雙T型網(wǎng)絡(luò)如圖6—1所示。分析該網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。

分析網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，須在ACSweep的分析類型下進(jìn)行。編輯電路，輸入端為1V的正弦電壓源，從輸出端獲取電壓波形，如圖6-2所示。圖6-2分析：這是一個帶阻濾波器，帶阻范圍為當(dāng)幅值降為二分之根號二時的頻率范圍，從此圖可得低頻截止頻率近似為182HZ,高頻截止頻率近似為3393HZ,帶阻寬度為3211HZo四、選做實驗1、圖6-3所示為RLC串聯(lián)電路，測試其幅頻特性，確定其通帶寬若小于40KHZ,試采用耦合諧振的方式改進(jìn)電路，使其通帶寬滿足設(shè)計要求。

C1T—253pR112.56-0圖6-3RLC串聯(lián)電路圖6-4分析：當(dāng)頻率為100.559K時，幅值達(dá)到最大，幅值降為二分之根號二時的頻率范圍為通帶寬度，由此圖可知通帶寬度小于40KHz?所以，此電路圖不滿足要求，須采用耦合諧振的方式改進(jìn)電路。2、改進(jìn)電路如圖6-5所示，其耦合電感參數(shù)設(shè)置如下Ll=L2=100uH,耦合系數(shù)COUPLER.022。觀察其諧振頻率和通帶寬是否滿足設(shè)計要求。圖6-5輸出幅頻特性曲線:圖6-6五、思考與討論(1)同一電阻、電感、電容原件做串聯(lián)和并聯(lián)時，電路的性質(zhì)不同。因為當(dāng)串聯(lián)電路呈感性時，并聯(lián)電路可能呈容性；串聯(lián)電路呈容性時，并聯(lián)電路可能呈感性。當(dāng)串聯(lián)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，電容和電感相當(dāng)于短路，而此時對于并聯(lián)電路來說可能發(fā)生并聯(lián)諧振，并聯(lián)支路相當(dāng)于開路。(2)頻率對電路的性質(zhì)有影響。頻率不同時，容抗和感抗都會隨之而改變，從而可能使原來呈感性的電路轉(zhuǎn)而呈容性，也可能使原來呈容性的電路變?yōu)楦行?。?dāng)發(fā)生諧振時，還會使電路呈陽性。七.實驗報告在選做實驗中，RLC串聯(lián)電路的通帶寬小于40KHZ,故要改進(jìn)該電路，得到磁耦合諧振電路.仿真得到的結(jié)果符合設(shè)計要求。實驗七三相電路的研究一、實驗?zāi)康耐ㄟ^基本的星形三相交流電的供電系統(tǒng)實驗，著重研究三相四線制和三相三線制，并對某一相開路、短路或者負(fù)載不平衡進(jìn)行研究，從而熟悉星形三相交流電的特性。二、原理與說明1、利用三個頻率50Hz、有效值220V、相位各相差120度的正弦信號源代替三相交流電。2、星形三相三線制負(fù)載不同時的電壓波形變化及相應(yīng)的理論。3、星形三相四線制：三相交流源的公共端N與三相負(fù)載的公共端相連。4、當(dāng)三相電路出現(xiàn)若干的故障時，對應(yīng)電壓和電流會發(fā)生什么現(xiàn)象去驗證理論。三、示例實驗

1、電路如圖7-1所示，其中電源為三相對稱電源，負(fù)載分為兩種情況：一種情況是三相對稱負(fù)載，此時R=100Q。另一種情況是不對稱三相負(fù)載，此時R=10Q。圖7T三相三線對稱星型電路(l)Captu中繪制電路圖如7T,VI、V2、V3設(shè)置為AC=220V,Vamp=311V,freq=50hz,Voff=0,phase分別為0,T20,120。(2)設(shè)置Transient分析的runtime為40ms?(3)運行仿真，得到電壓波形如下：>i6nzi

圖7-3(5)分別將RI阻值減小為10k,5k,Ik,得到不同的電壓波形。Rl=10k圖7-4Rl=5k圖7-6(6)R1,R2,R3設(shè)置成不同得阻值，形成三相不平衡電路，觀察不同狀態(tài)下的電壓波形。2、增加中線如圖7-8所示:重復(fù)上面的實驗過程，得到以下不同的電壓波形圖:三相四線對稱星形電路電壓波形■iJiFSRl=50K■雪磔Ip野?掌導(dǎo)e曾阻他：R1=1OK■雪磔“為?智盟+H8曾趨”安R1=5KtM9imaM?RONwVCWveaR1=1KR營像噴?曾潦：時9江花濯:iSta4甌R1=1OK,R2=30K,R3=100K四、選做實驗以圖7-8的圖形為基礎(chǔ)，分別設(shè)計1.中線正常，三相中一相短路2.中線正常，三相中一相開路3.沒有中線，三相中一相短路4.沒有中線，三相中一相開路5.沒有中線，三相中一相短路，一相開路五、思考與討論(1)三相三線制電路中，負(fù)載電壓隨相應(yīng)的負(fù)載變化而變化，而且變化規(guī)律相反，即一路負(fù)載變大，這路電壓減小，反之增大。(2)三相三線制電路中，負(fù)載與電壓成正比關(guān)系。隨著RI陽值減小，其所在的相的電壓也減小，其余兩相的電壓不變。在三相不平衡電路中，負(fù)載最大的那一相電壓最高,，負(fù)載最小的那一相電壓最低。七.實驗報告(1)三相三線制電路中，各相的電壓電流互不影響。在實驗c中，所在短路相的電壓為0,電流比另兩相大。實驗d中，所在開路相的電流為0,電壓比另兩相大。三相四線制電路中，因有中線貫穿，電壓不會隨負(fù)載的改變而變化。在選做實驗a中，因中線正常，故不管負(fù)載是否對稱，電壓輸出均不改變，而電流輸出則與負(fù)載關(guān)系密切，其中一相短路時，即Rl=0時，R1和R2上的電流均為0,R3上電流不改變。實驗b中，開路電壓輸出不影響，所在開路相的電流為0。(2)在中線有負(fù)載的情況下，負(fù)載改變對電流電壓的影響又有所不同。在實驗e中，因R5的分流或者分壓作用，使得開路和短路實驗的電壓電流輸出與無R5時不同。實驗八受控電源的電路設(shè)計一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)使用PSpice進(jìn)行電路的輔助設(shè)計。2、用Pspice“測試”受控電源的控制系數(shù)和負(fù)載特性。3、加深對受控源的理解。二、實驗原理受控源是一種二端口元件，按控制量和被控制量的不同，受控電源可分為：電壓控制電壓源(VCVS)、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電壓源(CCVS)和電流控制電流源(CCCS)四種?？刂葡禂?shù)為常數(shù)的受控電源為線性受控電源，它們的控制系數(shù)分別用U、9、r和B。本實驗是用運算放大器和固定電阻組成上述四種受控電源。圖8T中的電壓控制電壓源U2=(1+R1/R2)U1,控制系數(shù)u=(l+Rl/R2)。圖8-2中的電壓控制電流源I2=(1/R)U1,控制系數(shù)9="R。圖8-3中的電流控制電壓源U2=(-R)I1,控制系數(shù)尸-R。圖8-4中的電流控制電流源12=(1+m"2)11,控制系數(shù)3=(1+R1/R2).三、實驗任務(wù)1、電壓控制電壓源和電壓控制電流源的仿真設(shè)計。電路分別如圖8T和8-4所示。a.用Pspice繪制電路和設(shè)置符號參數(shù)。b.設(shè)置分析類型，對電路進(jìn)行分析，得到控制量和被控制量，間接測量控制系數(shù)U和9