仿真实验电阻电路.docx

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仿真实验电阻电路

仿真实验1电阻元件的伏安特性

一、实验目的

1、掌握电路的基本概念：

电压、电流、功率、参考点和节点电压。

2、研究电阻元件的伏安特性及其测定方法。

3、掌握EWB软件的基本使用方法、使用步骤，以及虚拟仪器的使用方法。

二、原理及说明

1、EWB软件（ElectronicsWorkbench）

EWB中文名称是电子工程师仿真工作室，是加拿大交换图像技术有限公司（INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd）在90年代初推出的电子设计自动化软件，在电子类课程教学、电子工程设计等领域广为应用。

2、基本概念

（1）电流：

单位时间内通过导体横截面的电荷量。

（2）电压：

单位正电荷从电路中由a点转移到b点时，电场力所做的功。

（3）功率：

电路中某一段所吸收或者提供能量的速率。

电功率为电流与电压的乘积，即P=UI。

（4）参考点（零电位点）：

电路中任选的一个基准点。

在工程中常选大地作为参考，即认为大地电位为0。

在电子电路中，电路并不一定接地，常选一条特定的公共线（如金属机壳）作为参考点。

这条线常与底座相连，称作地线。

（5）节点电压（电位）：

定义为各节点至参考节点间的电压降。

对节点电压，通常不需标示参考极性，参考点被认为是“-”端。

电位随着参考点的不同而改变，在电路分析中，不指明参考点而讨论电位是没有意义的。

3、基本元件和单口的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法（伏安表法）。

伏安表法原理简单，测量方便，同时适用于非线性元件伏安特性测量。

4、电阻元件

电阻元件的特性可以用该元件两端的电压U与流过元件的电流I的关系来表征，满足欧姆定律：

在U-I坐标平面上，线性电阻的特性曲线是一条通过原点的直线。

非线性电阻元件的电压、电流关系，不能用欧姆定律来表示，它的伏安特性一般为一曲线。

图1-1给出的是晶体二极管的伏安特性曲线。

三、实验内容

1、线性电阻的伏安特性

在EWB软件中建立如图1-2所示的电路，从EWB元件库中选取元件，其中电阻和连接点在基本库，直流电压源和接地在信号源库，电压表和电流表在测量器件库，选取元件后，按照图1-2要求设置相关参数，同时连接好电路。

并从EWB的测量仪器中选用测量探针，分别探测a、b点的电位。

按表1-1改变电压源的电压Us，测定相应的电流值和电压值记录于表1-1中，并计算电阻R=100Ω的功率。

图1-2

表1-1线性电阻的伏安特性

Us（v）

0

2

4

6

8

10

Ua（V）

Ub（V）

Uba（V）

I（mA）

P（W）

2、二极管（非线性电阻）伏安特性

在EWB工作环境下，按图1-3接接电路，在二极管库中找二极管元件。

其中200Ω为限流电阻。

实验中注意正向时二极管端电压为0-0.7v，电流不超过20mA。

按表1-2改变电压源的电压Us，将二极管两端电压与电流测试值填入表1-2中，并计算二极管的功率。

图1-3

表1-2二极管伏安特性（正向）

Us（v）

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

1.0

U（V）

I（mA）

P（W）

将二极管反接，作反向实验，观察实验现象。

按表1-3改变电压源的电压Us，将二极管两端电压与电流测试值填入表1-2中，并计算二极管的功率。

表1-3二极管伏安特性（反向）

Us（v）

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

U（V）

I（mA）

P（W）

四、思考与报告要求

1、给出仿真电路。

2、根据测量数据，绘制各元件的伏安特性曲线；

3、线性和非线性电阻的输出功率与负载的大小有什么关系？

4、改变电流表和电压表的极性，读数有变化吗？

仿真实验2电压源的伏安特性

一、实验目的

1、掌握电路的基本概念：

电压、电流、功率、参考点和节点电压。

2、研究电压源的伏安特性及其测定方法。

3、掌握EWB软件的基本使用方法、使用步骤，以及虚拟仪器的使用方法。

二、原理及说明

1、EWB软件（ElectronicsWorkbench）

EWB中文名称是电子工程师仿真工作室，是加拿大交换图像技术有限公司（INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd）在90年代初推出的电子设计自动化软件，在电子类课程教学、电子工程设计等领域广为应用。

2、基本概念

（1）电流：

单位时间内通过导体横截面的电荷量。

（2）电压：

单位正电荷从电路中由a点转移到b点时，电场力所做的功。

（3）功率：

电路中某一段所吸收或者提供能量的速率。

电功率为电流与电压的乘积，即P=UI。

（4）参考点（零电位点）：

电路中任选的一个基准点。

在工程中常选大地作为参考，即认为大地电位为0.在电子电路中，电路并不一定接地，常选一条特定的公共线（如金属机壳）作为参考点。

这条线常与底座相连，称作地线。

（5）节点电压（电位）：

定义为各节点至参考节点间的电压降。

对节点电压，通常不需标示参考极性，参考点被认为是“-”端。

电位随着参考点的不同而改变，在电路分析中，不指明参考点而讨论电位是没有意义的。

3、基本元件和单口的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法（伏安表法）。

伏安表法原理简单，测量方便，同时适用于非线性元件伏安特性测量。

4、电压源

理想电压源的内部电阻值Rs为零，其端电压US（t）是确定的时间函数，而与流过电源的电流大小无关。

如果US（t）不随时间变化（即为常数），则该电压源称为直流理想电压源Us，其伏安特性曲线如图1-1（a）中曲线a所示，实际电源的伏安特性曲线如图1-1（a）中曲线b所示，它可以用一个理想电压源Us和电阻Rs相串联的电路模型来表示（图1-1（b））。

显然Rs越大，图1-1（a）中的角θ也越大，其正切的绝对值代表实际电源的内阻Rs。

三、实验内容

1、理想电压源的伏安特性

按图1-2接电路，电压源Us（V）=10（V），100Ω为限流电阻。

按表1-1改变R数值，记录相应的电压值与电流值于表1-1中。

图1-2

表1-1理想电压源的伏安特性

R（KΩ）

理论值

1.0

0.5

0.3

0.2

0.1

实测值

U（V）

I（mA）

P（W）

2、实际电压源的伏安特性

按图1-3接接电路，电压源Us（V）=10（V）。

按下仿真启动/停止开关，启动电路，按表1-2改变R数值，记录相应的电压值与电流值于表1-2中，观察电压表和电流表的读数。

图1-3

表1-2实际电压源的伏安特性

R（KΩ）

理论值

1.0

0.5

0.3

0.2

0.1

实测值

U（V）

I（mA）

P（W）

四、思考与报告要求

1、给出仿真电路。

2、根据测量数据，绘制各元件的伏安特性曲线；

3、电压源的输出功率与负载的大小有什么关系？

4、改变电流表和电压表的极性，读数有变化吗？

仿真实验3电流源元件的伏安特性

一、实验目的

1、掌握电路的基本概念：

电压、电流、功率、参考点和节点电压。

2、研究电流源的伏安特性及其测定方法。

3、掌握EWB软件的基本使用方法、使用步骤，以及虚拟仪器的使用方法。

二、原理及说明

1、EWB软件（ElectronicsWorkbench）

EWB中文名称是电子工程师仿真工作室，是加拿大交换图像技术有限公司（INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd）在90年代初推出的电子设计自动化软件，在电子类课程教学、电子工程设计等领域广为应用。

2、基本概念

（1）电流：

单位时间内通过导体横截面的电荷量。

（2）电压：

单位正电荷从电路中由a点转移到b点时，电场力所做的功。

（3）功率：

电路中某一段所吸收或者提供能量的速率。

电功率为电流与电压的乘积，即P=UI。

（4）参考点（零电位点）：

电路中任选的一个基准点。

在工程中常选大地作为参考，即认为大地电位为0.在电子电路中，电路并不一定接地，常选一条特定的公共线（如金属机壳）作为参考点。

这条线常与底座相连，称作地线。

（5）节点电压（电位）：

定义为各节点至参考节点间的电压降。

对节点电压，通常不需标示参考极性，参考点被认为是“-”端。

电位随着参考点的不同而改变，在电路分析中，不指明参考点而讨论电位是没有意义的。

3、基本元件和单口的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法（伏安表法）。

伏安表法原理简单，测量方便，同时适用于非线性元件伏安特性测量。

4、电阻元件

5、电流源

理想电流源向负载提供的电流Is（t）是确定的函数，与电源的端电压大小无关。

如果Is（t）不随时间变化（即为常数），则该电流源为直流理想电流源Is，其伏安特性曲线如图1-1（a）中曲线a所示。

实际电源的伏安特性曲线如图1-1（a）中曲线b所示，它可以用一个理想电流源Is和电导Gs相并联的电路模型来表示（图1-1（b））。

显然，Gs越大，图1-1（a）中的θ角也越大，其正切的绝对值代表实际电源的电导值Gs。

图1-1

三、实验内容

1、理想电流源的伏安特性

按图1-2接电路，电流源Is（mA）=100（mA），100Ω为限压电阻。

按下仿真启动/停止开关，启动电路，观察电压表和电流表的读数。

按表1-1改变R数值，记录相应的电压值与电流值于表1-1中，并计算电流源的功率。

图1-2

表1-1理想电流源的伏安特性

R（KΩ）

理论值

1.0

0.5

0.3

0.2

0.1

实测值

U（V）

I（mA）

P（W）

2、实际电流源的伏安特性

按图1-3接线,电流源的值为Is（mA）=100（mA）。

按表1-2改变R数值（将可调电阻与电路断开后调整），记录相应的电压值与电流值于表1-2中。

图1-3

表1-2实际电流源的伏安特性

R（KΩ）

理论值

1.0

0.5

0.3

0.2

0.1

计算值

U（V）

I（mA）

P（W）

四、思考与报告要求

1、给出仿真电路。

2、根据测量数据，绘制各元件的伏安特性曲线；

3、电流源的输出功率与负载的大小有什么关系？

4、改变电流表和电压表的极性，读数有变化吗？

仿真实验4受控电压源的转移特性和输出特性

一、实验目的

1、研究受控电压源的转移特性和输出特性，以及测定方法。

二、原理及说明

1、受控源是由电子器件抽象而来的一种模型，具有输入端的电压或电流能够控制输出端的电压或电流的特点。

根据控制量与受控量电压或电流的不同，受控源有四种：

电压控制电压源（VCVS）；电压控制电流源（VCCS）；电流控制电压源（CCVS）；电流控制电流源（CCCS），其电路模型如图2-1所示。

四种受控源的电压、电流关系如下：

（1）电压控制电压源（VCVS）：

I1=0，U2=μU1

（2）电压控制电流源（VCCS），I