电路仿真实验报告课案.docx

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电路仿真实验报告课案

实验1、实验2（直流）支路电流法、节点电压法、运算放大电路

学院：

电气工程与自动化专业：

电气工程与自动化

一、实验目的

1、熟悉在OrCAD中的功能及画图操作步骤

2、用电脑解决实际电路问题

二、实验设备

电阻、直流电压源、电压控制的电压源、放大器

三、实验内容

1、用支路电流法求图1电路中各支路电流，及节点电压。

（1）、支路电流法求解电路，计算各支路电流和节点电压。

I（R1）=12\7A；I（R2）=2\7A;I（R4）=2A；U=72∕7V；←

（2）用PSPISE仿真

在Analog库中取出电阻R分别置于R1、R2、R3、R4处，在Analog库中取出取出电压控制电压源E置于受控源处，在SOURCE库中取出支流电压源VDC分别置于V1、V2处，设置参考节点。

在图中设置各电阻和电压源参数，（鼠标双击要设置参数的元件即可进行设置），双击受控源E，在其属性GAIN中设置受控源控制参数3。

保存电路

设置分析类型；PSPISE/NEWsimulationprofile/analysis/analysistype/biaspoint，按确定结束设置

仿真电路，查看各支路电流及节点电压。

仿真结果：

2、用节点电压法求图2电路中各支路电流，及节点电压。

（1）节点电压法求解电路，计算各支路电流和节点电压。

（取不同的节点为参考点）

、取R5及两电源之间的节点为参考点，设其余节点从左到右的节点电压分别为U1、U2、U3，则：

I（R1）=0.21A;I（R2）=0.37A;I（R3）=0.16A;I（R4）=0.61A;I（R5）=0.45A;U1=13.7V;U2=17.81V;U3=30V

、取R1、R2及R3间的节点为参考点，设其余从左至右至下的节点电压分别为U1、U2、U3，则：

I（R1）=0.21A;I（R2）=0.37A;I（R3）=0.16A;I（R4）=0.61A;I（R5）=0.45A;U1=4.11V;U2=16.3V;U3=-13.7V

、取R3、R4及R5间的节点为参考点，设其余从左至右至下的节点电压分别为U1、U2、U3，则：

I（R1）=0.21A;I（R2）=0.37A;I（R3）=0.16A;I（R4）=0.61A;I（R5）=0.45A;U1=-4.12V;U2=12.19V;U3=-17.81V

、取R4及两电源间的节点为参考点，设其余从左至右至下的节点电压分别为U1、U2、U3，则：

I（R1）=0.21A;I（R2）=0.37A;I（R3）=0.16A;I（R4）=0.61A;I（R5）=0.45A;U1=-16.3V;U2=-12.19V;U3=-30V

仿真结果1：

结果2：

结果3：

结果4：

总结：

从以上仿真结果可以看出，当参考结点改变时，各结点电压发生改变，但结点间电压差保持不变，各支路电流也不变。

3、用节点电压法求图3电路中各支路电流，及节点电压。

（Opamp库）

（1）、节点电压法求解电路，计算各电路电流和节点电压。

设从左到右的节点电压分别为U1、U2、U3则：

I（R1）=5mA;I（R2）=5mA；

U1=-88.52uV；U2=-10V；U3=0

（2）用PSPISE仿真，求各支路电流和节点电压。

仿真结果：

4、反相放大器

（1）、计算图示电路输出电压：

根据虚短:

U2=U3=0VI1=V1/R1=5/1000=0.005A=5mA

根据虚断：

I2=I1=5mA

Uo=U1=-（R2*I2-U2）=-（5*2-0）=-10V

（2）、用PSPISE仿真

如图示电路用PSPISE仿真，查看输出电压与输入电压关系。

仿真结果：

由仿真结果可看出=

改变R2阻值，查看输出电压与输入电压关系。

若R2大于3K查看输出电压与输入电压关系，并说明仿真结果。

R2分别为2.5K,4K和5K,仿真结果如下：

R2改为2.5K,可看出输出电压为-12.5V,=-2.5;

R3改为4K,R3改为5K输出电压为均为-15.16v,达到饱和,不再随R2与R1的比值的增大而增大。

5、同相放大器

（1）、计算图示电路输出电压：

根据虚短：

U2=U3=1V；

I1=U2/R1=1/1000=0.001A=1mA

根据虚断:

I2=I1=1mA

U1-U2=R2*I2U1=R2*I1+U2=2V

（2）、用PSPISE仿真：

如图示电路用PSPISE仿真，查看输出电压和输入电压的关系。

仿真结果如图：

则由上述结果可知,U输出约为2V,与公式相符。

（2）改变R2阻值，查看输出电压与输入电压关系。

若R2大于15K查看输出电压与输入电压关系，并说明仿真结果。

令R2=15K，仿真结果如下电路图：

结论：

随着R2的扩大，到一定值时，输入电压和输出电压反相，且达到饱和。

6、三输入加法电路

（1）、计算图示电路输出电压。

根据虚短：

U2=U3=0I1=V1/R1=1/1000=0.001A=1mA

I2=V2/R2=1mAI3=V3/R3=2/1000=0.002A=2mA

根据虚断：

I4=I1+I2+I3=1mA+1mA+2mA=4mA

Uo=U1-U2=-（R4*I4）=-（1*4）=-4V

（2）、用PSPISE仿真

如图示电路用PSPISE仿真，查看输出电压与输入电压关系。

仿真结果：

输出电压与输入电压的关系如下：

由仿真结果可看出=

（2）改变R1R2R3R4阻值，查看输出电压与输入电压关系。

并说明仿真结果。

令R1、R2、R3、R4均为10K时仿真结果如下：

输出电压与输入电压的关系如下：

当R1,R2,R3,R4阻值都为相同时，电阻变化不会引起输入电压和输出电压比值的大小。

七、差分放大电路

1、计算图示电路输出电压。

（1/R2+1/R1）*Un2-U1/R1=V1/R2

（1/R3+1/R4）*Un3=V2/R3

代入数值解得Un3=10/3=3.33V根据虚短得出Un2=Un3=3.33V

将Un2代入

（1）式得，U1=7.33V；Uo=U1=7.33V

2、用PSPISE仿真

（1）如图示电路用PSPISE仿真，查看输出电压与输入电压关系。

说明输入电压和输出电压关系

（2）若R4/R1=R3/R2，查看输出电压与输入电压关系。

并说明仿真结果。

仿真结果如下：

输出电压与输入电压的关系：

若R4/R1=R3/R2，查看输出电压与输入电压关系。

并说明仿真结果。

仿真结果如下:

输出电压和输入电压的关系：

实验三仿真一阶电路

一阶电路

一、RC零状态

1、图中电容初始值UC（0-）=0V开关在t=0时闭合t<0时已稳态，计算图示电路中t>0电容端电压,及各个支路电流。

计算时间常数

开关闭合后，Uc（0+）=Uc（0-）=0V

Us=60V,R=R1//R2=20，τ=RC=10s

Uc=Us（1-e^（-0,1t））=20（1-e^（-0,1t））V

Ic=c=2.5（e（-0.1t）-1）

2、用PSPISE仿真

（1）如图示电路用PSPISE仿真，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形。

仿真结果如下：

电容电压波形如下：

各个支路电流波形图如下：

（2）改变电容、电阻大小使增大到原先2倍，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形.

仿真结果如下：

电容电压波形如下：

各个支路电流波形图如下：

改变电容、电阻大小使减小到原先2倍，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形。

仿真结果如下：

电容电压波形如下：

各个支路电流波形图如下：

二、RC零输入

（设置IC值即为电容初值）

1、图中电容初始值UC（0-）=30V开关在t=0时闭合t<0时已稳态，计算图示电路中t>0电容端电压,及各个支路电流。

计算时间常数。

τ=RC=10s

开关闭合时，Uc=30e^（-4t）V

Ic=-=60e^（-4t）A

2、用PSPISE仿真

（1）如图示电路用PSPISE仿真，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形。

仿真结果：

电容电压如下：

各支路电流波形如下：

2）改变电容、电阻大小使减小到原先2倍，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形。

电压波形

电流波形：

3）改变电容、电阻大小使增大到原先2倍，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形。

仿真结果如下：

电流波形：

三、全响应

1、图中电容初始值UC（0-）=-30V开关在t=0时闭合t<0时已稳态，计算图示电路中t>0电容端电压,及各个支路电流。

计算时间常数。

τ=RC=10s

Uc=30e^（-4t）+20（1-e^（-0,1t））V

Ic=2.5e^（-0.1t）-60e^（-4t）A

2、用PSPISE仿真

（1）如图示电路用PSPISE仿真，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形。

电压

电流

（2）改变电容、电阻大小使增大到原先2倍，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形。

仿真结果如下：

电压

电流

3）改变电容、电阻大小使减小到原先2倍，查看电容电压与各个支路电流。

并运用示波器探头查看电容电压与各个支路电流波形。

实验四仿真二阶电路

1、求零状态响应,查看各个元件电压及回路电流.波形，比较下面三种情况下波形特点。

（1）、

仿真结果如下：

电压波形：

电流波形：

（2）

仿真结果如下：

元件电压及回路电流波形如下：

（3）

仿真结果如下：

元件电压及回路电流波形如下：

2、求零输入响应,UC（0-）=30V查看各个元件电压及回路电流.比较下面三种情况下波形特点。

（1）、

仿真结果如下：

元件电压及回路电流波形如下：

（2）、

仿真结果如下：

电压和电流的输出波形：

（3）、

仿真结果如下：

电压和电流的输出波形：

3求零输入响应,IL（0-）=3A查看各个元件电压及回路电流.比较下面三种情况下波形特点。

（1）、

仿真结果如下：

电压波形：

电流波形：

（2）、

仿真结果如下：

电压波形：

电流波形：

（3）、

仿真结果如下：

电容电压波形如下：

电流波形：

4求全响应,UC（0-）=30V查看各个元件电压及回路电流.比较下面三种情况下波形特点。

（1）、

电压波形：

电流波形：

（2）、

仿真结果如下：

电压波形：

电流波形：

电流波形：

（3）R=2

仿真结果如下：

电压波形：

电流波形：

5.求全响应,IL（0-）=3A查看各个元件电压及回路电流.比较下面三种情况下波形特点。

（1）、

仿真结果如下：

电流波形：

（2）、

仿真结果如下：

电压波形如下：

电流波形如图：

6.求全响应,IL（0-）=3A,UC（0-）=30V查看各个元件电压及回路电流.比较下面三种情况下波形特点。

（1）

仿真结果如下: