电路计算机仿真试验报告
. 电路计算机仿真分析电路计算机仿真分析 实验报告实验报告 . . 实验一实验一 直流电路工作点分析和直流扫描分析直流电路工作点分析和直流扫描分析 一、实验目的一、实验目的 1、学习使用 Pspice 软件,熟悉它的工作流程,即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的 赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe 窗口的设置和分析的运行过程等。 2、学习使用 Pspice 进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。 二、原理与说明二、原理与说明 对于电阻电路, 可以用直观法 (支路电流法、 节点电压法、 回路电流法) 列写电路方程, 求解电路中各个电压和电流。PSPICE 软件是采用节点电压法对电路进行分析的。 使用 PSPICE 软件进行电路的计算机辅助分析时, 首先在 capture 环境下编辑电路, 用 PSPICE 的元件符号库绘制电路图并进行编辑、 存盘。 然后调用分析模块、 选择分析类型, 就可以“自 动”进行电路分析了。需要强调的是,PSPICE 软件是采用节点电压法“自动”列写节点电压方 程的,因此,在绘制电路图时,一定要有参考节点(即接地点)。此外,一个元件为一条“支 路”(branch),要注意支路(也就是元件)的参考方向。对于二端元件的参考方向定义为正 端子指向负端子。 三、示例实验三、示例实验 应用 PSPICE 求解图 1-1 所示电路个节点电压和各支路电流。 图 1-1 直流电路分析电路图 . . R2 4.000V 1 2.000A6.000V 4.000A R1 Idc1 2Adc 2.000A 1 2.000A R3 3 Idc2 4Adc 4.000A 0V 0 图 1-2 仿真结果 四、选做实验 1、实验电路图 (1)直流工作点分析,即求各节点电压和各元件电压和电流。 (2)直流扫描分析,即当电压源 Us1 的电压在 0-12V 之间变化时,求负载电阻 RL中电 流 IRL随电压源 Us1的变化曲线。 IPRINT Is2 1Adc R2 2 Vs2 10Vdc R1 4 Is1 1Adc 12Vdc Is5 Is3 2Adc 3Adc RL 1 I R4Vs4 7Vdc 3 Vs3 5Vdc 0 图 1-3 选做实验电路图 2、仿真结果 . . IPRINT Is2 23.20V1.000A 1Adc 3.200A R2 2 2.800A R1 4 Is1 1Adc 1.000A 12Vdc 12.00V 2.800A Is5 3.000A 3Adc 2.800A28.80V Vs2 2.800A 10Vdc 18.80V18.80V Is3 2Adc 2.000A 3.200A RL 1 I 0V R4 1.200A 3 I4 3.600V Vs4 1.200A 7Vdc 10.60V15.60V Vs3 3.200A 5Vdc2Adc 0 图 1-4 选做实验仿真结果 3、直流扫描分析的输出波形 图 1-5 选做实验直流扫描分析的输出波形 4、数据输出 V_Vs1I(V_PRINT2) 0.000E+001.400E+00 1.000E+001.500E+00 2.000E+001.600E+00 3.000E+001.700E+00 4.000E+001.800E+00 5.000E+001.900E+00 6.000E+002.000E+00 7.000E+002.100E+00 8.000E+002.200E+00 . . 9.000E+002.300E+00 1.000E+012.400E+00 1.100E+012.500E+00 1.200E+012.600E+00 从图 1-3 可以得到 IRL 与 USI 的函数关系为: IRL=1.4+(1.2/12)US1=1.4+0.1US1(公式 1-1) 五、思考题与讨论:五、思考题与讨论: 1、根据图 1-1、1-3 及所得仿真结果验证基尔霍夫定律。 答:根据图1-1、1-3 及所得仿真结果图 1-2、1-4 的数据显示可以得出,回路的电 压满足 KVL 方程,各个节点的电流满足KCL 方程,验证了基儿霍夫定律。 2、怎样理解式(1-1)表示的电流 IRL随 US1变化的函数关系?这个式子中的各项分别表 示什么物理意义? 答:式(1-1)IRL=1.4+(1.2/12)US1=1.4+0.1US1表示负载电阻 RL中的电流 IRL与电压 源 US1的电压成线性关系。式中 1.4 表示电压源 US1置零时其他激励在负载电阻RL上产生的 电流响应,0.1US1表示仅保留电压源 US1,其他电源置零(电流源开路,电压源短路)时, 负载上产生的电流响应。 3、对图 1-3 的电路, 若想确定节点电压 UN1 随 US1 变化的函数关系, 如何使用 Pspice 软件?操作分几步进行? 答:1) 、在节点 n1 处放置节点电压探针; 2) 、进行直流扫描分析: a、 单击 PSpice/Edit Simulation Profile,打开分析类型对话框, 选择“DC Sweep”。 在“Sweep Var. Type”选择“Voltage Source”,在“Sweep Type”选择“Linear”,在“Name” 选择“Vs1”,在“Start Value”输入“0”,“End Value”输入“12”,“ Increment”输入“0.5”。 b、 运行 PSPICE 的仿真计算程序, 进行直流扫描分析, 即得节点电压 UN1 随 US1 变化的函数关系。 4、对上述电路,若想确定负载电阻 RL的电流 IRL随负载电阻 RL变化(设 RL变化范围为 0.1Ω-100Ω)的波形,又该如何使用 Pspice 软件进行仿真分析? 答: 应在图1-3负载电阻RL处放置电流探针, 将负载电阻的阻值设置为全局变量var, 添加 PARAM, 对其相应参数进行设置。 然后单击 Pspice/Edit Simulation Profile, 选择“Global parameter”,将“Parameter”设为“var”,”Sweep Type”选择“Linear”,“Start”设 为”0.1”,“End”设为“100”,”Increment”设为“1”,然后运行仿真,即可得到负载电流 随负载电阻变化的曲线。 实验二实验二 戴维南定理和诺顿定理的仿真戴维南定理和诺顿定理的仿真 一一. .实验目的实验目的 1、进一步熟悉 Pspice 仿真软件中绘制电路图,初步掌握符号参数、分析类型的设置。 学习 Probe 窗口的简单设置。 2、加深对戴维南定理与诺顿定理的理解。 . . 二.原理与说明二.原理与说明 戴维南定理指出,任一线性有源一端口网络, 对外电路来说,可以用一个电压源与电阻 串联的支路来代替,该电压源的电压 Us 等于原网络的开路电压 Uoc,电阻 Ro 等于原网络 的全部独立电源置零后的输入电阻Req。诺顿定理指出,任一线性有源一端口网络,对外电 路来说,可以用一个电流源与电导并联的支路来代替,该电流源的饿电流 Is 等于原网络的 短路电流 Isc, 其电导 Go 等于原网络的全部独立电源置零