ewb仿真部分PPT課件

1、計(jì)算機(jī)仿真分析簡單直流電路,本節(jié)運(yùn)用EWB( Electronics Workbench ,電子工作平臺(tái))軟件分析簡單直流電路。 EWB軟件是加拿大Interactive Image Technologies公司于20世紀(jì)80年代末、 90年代初推出的電路分析和仿真軟件。與其它的電路仿真軟件相比,EWB具有界面直觀、操作方便、易學(xué)好用的特點(diǎn)。EWB軟件的操作方法見附件。,本節(jié)介紹EWB提供的兩種分析方法: 直流工作點(diǎn)分析( DC Operating Point Analysis)； 參數(shù)掃描分析( ParameterSweep Analysis)。,還有，利用虛擬儀表直接測量電路中電壓、電流的

2、方法。,下面將通過例題來學(xué)習(xí)如何使用這些分析方法。,例1 求圖中所示電路流過兩個(gè)電壓源的電流。,解 本題可采用EWB提供的直流工作點(diǎn)分析方法來求解。,EWB的直流工作點(diǎn)分析,是分析電路的直流工作狀態(tài),若電路中有交流電源將被自動(dòng)置零,且電容器被開路,電感器被短路。,此方法分析的結(jié)果將給出電路中各節(jié)點(diǎn)的對地電壓數(shù)值及含電壓源支路的電流數(shù)值。因此在EWB軟件工作區(qū)中建立的電路必須有一個(gè)接地點(diǎn)。,首先在EWB的工作區(qū)建立仿真電路，如圖中所示。,建立仿真電路的步驟如下：,從元件欄中選出要用的元件,將其拖放在下方繪圖區(qū);選中元件后按工具欄上的旋轉(zhuǎn)按鈕,可以旋轉(zhuǎn)元件;雙擊元件欄在彈出的菜單中,設(shè)定元件的值及

3、元件的標(biāo)號。,選擇菜單命: Circuit/Schematic Options/Show Nodes,顯示節(jié)點(diǎn)的標(biāo)號。建好的仿真電路如上圖所示。,然后,選擇菜單Analysis下的DC Operating Point選項(xiàng),即可得圖中的分析結(jié)果,可知流經(jīng)5 V電壓源的電流為5 A ,流經(jīng)10 V電壓源的電流為10 A 。,仿真電路中電壓和電流采用的是一致的參考方向, 所得到的結(jié)果是負(fù)值,說明電流的實(shí)際方向與參考方向相反,即電流由電源的正極流出。,例2 求圖(a)中所示電路中的電流 I和電壓 Ube 的值。并要求用EWB中的兩種不同的方法求解。,解法一 ：利用EWB中的電壓表、電流表、萬用表直接測

4、出要求的物理量。 首先建立如圖(b)所示仿真電路。,(a) 原電路,(b) 仿真電路,從EWB元件欄中選出電壓表和電流表,通過雙擊調(diào)出的電壓表和電流表的圖標(biāo)，分別彈出其參數(shù)對話框，設(shè)置好工作方式( Mode有直流DC和交流AC兩個(gè)選項(xiàng),EWB中默認(rèn)為DC方式)和表的內(nèi)阻Resistance。右圖所示為電壓表設(shè)置對話框。,沒有特別指定內(nèi)阻大小的情況下均可以使用軟件默認(rèn)參數(shù)。 內(nèi)阻設(shè)置不合理(電壓表內(nèi)阻設(shè)置過小,電流表內(nèi)阻設(shè)置過大),輸出將會(huì)有很大的偏差。,(b) 仿真電路,點(diǎn)擊EWB右上角的運(yùn)行開關(guān),即可由虛擬電壓表、電流表上讀出要求的數(shù)據(jù)。,虛擬電壓表、電流表讀數(shù)的正負(fù)和表的接入有關(guān),電壓表、

5、電流表圖標(biāo)外框加粗的一邊的引出端為電表的負(fù)端。故右圖所示電路中的電壓表的讀數(shù)為22 V ,可知左側(cè)b點(diǎn)電位比右側(cè)e點(diǎn)電位高22 V ,即 =22 V 。同理,電流表,接入時(shí),為了讀出的電流和圖(a)所示原電路中標(biāo)明的I的方向一致,應(yīng)旋轉(zhuǎn)電流表，使虛擬電流表圖標(biāo)外框加粗的一邊接電阻。由虛擬電流表的讀數(shù)可知道I =2 A 。,解法二 利用EWB提供的直流工作點(diǎn)分析,可以得出各節(jié)點(diǎn)對地電壓及電路中各電壓源中流過的電流。電源V1中流過的電流正好是要求的電流I,不過EWB指定的電流參考方向和題目標(biāo)出的參考方向相反,因此求出的電流值與實(shí)際電流值相差一個(gè)負(fù)號。,求Ube 可以設(shè)e點(diǎn)為接地的參考點(diǎn)。在EWB工

6、作區(qū)內(nèi)建立圖所示仿真電路。,在菜單Analysis中點(diǎn)擊DC Operating Point,得到圖中分析結(jié)果?？芍?jié)點(diǎn)1對地電壓 Ube=22 V和I=2 A 。,例3 繪出圖(a)電路中電阻R1在1k到10k變化時(shí)的伏安特性曲線。,解 利用EWB提供的參數(shù)掃描分析來處理。,參數(shù)掃描分析是元件參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化時(shí),按照固定的比例,選取一系列的參數(shù),對電路進(jìn)行多次分析,從而得出參數(shù)變化對電路的影響。,(a) 原電路,首先在工作區(qū)建立仿真電路如圖(b)所示。,(b) 仿真電路,然后選菜單命令A(yù)nalysis中的子菜單arameter Sweep選項(xiàng),出現(xiàn)圖所示掃描參數(shù)設(shè)置對話框：,Parame

7、ter為掃描選擇參數(shù),本例選擇電阻,其變化范圍設(shè)定為1 10 k ;,其中Component為選擇掃描對象,本例選擇電阻元件R1 ;,掃描類型(Sweep type)為線性;,Increment step size為掃描步長,這里設(shè)置為0.2 k ,即從1 k 起每隔0.2 k 選擇一個(gè)參數(shù)值對電路進(jìn)行分析;,Output node為輸出節(jié)點(diǎn),選節(jié)點(diǎn)3 ,節(jié)點(diǎn)3對地電壓即為電阻元件R1 兩端的電壓;,Sweep for為掃描形式,選擇直流工作點(diǎn)。,設(shè)置好后,點(diǎn)擊掃描參數(shù)設(shè)置對話框右上角的Simulate,輸出參數(shù)掃描分析結(jié)果,如圖( a)、( b)所示。,(a) VAR曲線,(b) VAR曲線

8、 部分坐標(biāo)值,例4 已知圖(a)所示電路i1=2A ,r = 0.5,用EWB求is。,(a) 原電路,解 本題要求解電流源電流的大小,因此可采用參數(shù)掃描分析,讓電流源電流變化,看什么時(shí)候滿足已知條件。,首先在電路的仿真工作區(qū)建立圖(b)所示仿真電路。,(b) 仿真電路,例3的掃描參數(shù)設(shè)置對話框,選菜單命令A(yù)nalysis中的子菜單Parameter Sweep選項(xiàng),出現(xiàn)掃描參數(shù)設(shè)置對話框(參見例3對話框如右圖)。,設(shè)置掃描對象(Component)為 ；,掃描選擇參數(shù)(Parameter)選電流,變化范圍設(shè)定為1 12A ;,掃描類型(Sweep type)為線性;,設(shè)置掃描步長(Incre

9、ment step size)為0.2 A；,輸出節(jié)點(diǎn)(Output node)選擇節(jié)點(diǎn)2；,掃描形式(Sweep for)選擇直流工作點(diǎn)。,設(shè)定好后,點(diǎn)擊掃描參數(shù)設(shè)置對話框右上角的Simulate按鈕,得下圖所示仿真結(jié)果。,移動(dòng)讀數(shù)指針,指到輸出電壓6V位置(電阻R1為3,流過電流2A ,其上電壓應(yīng)為6V),可以讀出電流源電流為7A ,所以is =7 A 。,計(jì)算機(jī)仿真分析線性電阻電路,EWB軟件提供了多種分析方法,對于線性電阻電路可以靈活采用直流工作點(diǎn)分析、參數(shù)掃描分析和傳輸函數(shù)分析( Transfer Function Analysis)等分析方法。關(guān)于具體操作的方法結(jié)合例題來進(jìn)行介紹。

10、,例1 計(jì)算如圖所示電路中電阻R1 和 R2 吸收的功率。,由前述EWB軟件的直流工作點(diǎn)分析只能得出含電壓源支路的電流,為了求出R1電阻支路電流,可在電阻R1支路中加入零值電壓源V2 。在工作區(qū)建立如圖所示的仿真分析電路。,解 本題采用直流工作點(diǎn)分析法。,點(diǎn)擊菜單Analysis下的DC Operating Point選項(xiàng),便可得出流過R1 、R3的電流(即流過V2、V1支路的電流)為0.64 A和-2A 見下圖仿真分析結(jié)果。由于功率等于 RI2 ,所以R1和R3吸收功率分別是4.096 W和40 W 。,例2 求圖(a)所示電路中各節(jié)點(diǎn)電壓。,解 本題為含受控源電路,仍采用直流工作點(diǎn)分析法。

11、對于含受控源電路的分析也要注意受控電源的內(nèi)阻設(shè)置和分析參數(shù)的設(shè)置,在沒有特殊要求時(shí),最好采用EWB提供的默認(rèn)參數(shù)。隨意設(shè)置參數(shù)會(huì)使分析結(jié)果產(chǎn)生極大偏差。,(a) 原電路,首先在EWB軟件工作區(qū)建立如圖(b)所示仿真分析電路,注意圖中受控源的連接,包括控制支路的連接和被控支路電源部分的連接,其中正負(fù)方向不可接錯(cuò)。,(a) 原電路,(b)仿真電路,然后按上例所述相同的操作步驟,點(diǎn)擊直流工作點(diǎn)分析選項(xiàng),得出下圖所示仿真分析結(jié)果,可知各節(jié)點(diǎn)電壓(位)分別為V1 = 5 V ,V2 =5 V ,V3 =2.5V , V4 =2.5 V 。,例3 求圖(a) 所示電路的戴維寧等效電路。,(a) 原電路 (

12、b) 戴維寧等效電路,解法一 利用直流工作點(diǎn)分析和小信號傳輸函數(shù)分析,分別求出電路的開路電壓和戴維寧等效電阻。,小信號傳輸函數(shù)分析是指定電路中的一個(gè)獨(dú)立電源作為激勵(lì),其它獨(dú)立源自動(dòng)置零,某個(gè)支路的電壓或電流作為響應(yīng)。分析時(shí),軟件首先計(jì)算電路的直流工作點(diǎn),再計(jì)算響應(yīng)和激勵(lì)在工作點(diǎn)附近的比值,即傳輸函數(shù)。同時(shí)它還給出從指定激勵(lì)看進(jìn)去的輸入,電阻和指定變量所在位置的輸出電阻(戴維寧等效電阻)。所有的分析是建立在線性基礎(chǔ)上的,因此只適用于對小信號進(jìn)行分析。,首先在軟件工作區(qū)內(nèi)建立如圖所示仿真電路。,點(diǎn)擊菜單Analysis下的DC Operating Point選項(xiàng),得出圖中所示仿真分析結(jié)果,其中節(jié)點(diǎn)

13、5 的電壓為28 V,即開路電壓。,再選用小信號傳輸函數(shù)分析戴維寧等效電阻,選擇同一分析菜單下的Transfer Function選項(xiàng),彈出傳輸函數(shù)分析設(shè)置對話框如圖所示。,設(shè)置輸出電壓節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)5,激勵(lì)源為V2。,點(diǎn)擊傳輸函數(shù)分析設(shè)置對話框右上角的Simulate 得到圖分析結(jié)果,其中節(jié)點(diǎn)5 輸出的電阻值為8.6667 ,此即為戴維寧等效電阻。由此可得戴維寧等效電路如(b)圖所示。,(b) 戴維寧等效電路,解法二 利用參數(shù)掃描分析,外加測試源(本例外加電流源1 ),求出端口的VAR 曲線,從而可得戴維寧等效電路。,首先建立參數(shù)掃描分析仿真電路,如下圖所示;然后選擇參數(shù)掃描分析。,然后選擇參數(shù)

14、掃描分析,設(shè)置掃描參數(shù)(見1-8例3),此處選擇電流源1為掃描對象(因?yàn)橄到y(tǒng)默認(rèn)輸出電壓數(shù)據(jù),為得到VAR 曲線而選擇電流源),為得到較多的數(shù)據(jù),可選擇稍寬的掃描范圍和較小的步長,在此設(shè)置1的變化范圍為- 3 A 3 A,步長為0.1 A,選擇輸出節(jié)點(diǎn)5,運(yùn)行得到圖(a)、(b)所示結(jié)果。,(a) VAR曲線,(b) VAR曲線 部分坐標(biāo)值,(a) VAR曲線,(b) VAR曲線 部分坐標(biāo)值,由圖(a)、(b)可知,當(dāng)電流源1電流為1 A 時(shí),端口電壓為36.6667 V;當(dāng)電流源1電流為3 A 時(shí),端口電壓為54 V。于是可建立方程：,聯(lián)立求解上方程組得,與解法一結(jié)果相同。,例4 用EWB

15、分析例2-4-4,將其電路重畫,如圖所示。,已知 Us= 20V, Is= 2A, R1=R2=5, R3=6, R4=4, = 2, = 0.5。試用節(jié)點(diǎn)電壓法求電壓Uab。,解 首先在電路工作區(qū)建立如圖所示仿真電路,然后點(diǎn)擊分析菜單下的直流工作點(diǎn)分析,得圖中所示仿真分析結(jié)果。從圖中看出節(jié)點(diǎn)5 的電壓為25 V,即Uab = 25 V。和例2-4-4 的分析結(jié)果一致。,計(jì)算機(jī)仿真分析動(dòng)態(tài)電路,EWB 軟件中提供了大量虛擬儀表,為仿真分析帶來了極大的方便,本節(jié)將通過例題來學(xué)習(xí)使用虛擬示波器 對動(dòng)態(tài)電路仿真分析。此外,EWB 中還提供了瞬態(tài)分析法(Transient Analyalysis),本

16、節(jié)通過例題作一簡要介紹。,(a) 原電路,例1 在圖(a)所示電路中,t0 時(shí)開關(guān)S 在位置“1”,電路已處于穩(wěn)定狀態(tài);設(shè)在t =0 時(shí),開關(guān)由“1”合向“2”。已知R=1,C= 1F， Us =9 V,試求t0 時(shí)的電容電壓隨時(shí)間變化的曲線。,解 可以利用EWB 中的虛擬示波器直接測出電容C 兩端的電壓隨時(shí)間變化的曲線。 在EWB 的工作區(qū)建立圖(b)所示的仿真電路。由圖(a)容易求出電容電壓的初始值為3V,而放電的時(shí)間常數(shù)= RC =1s。,首先雙擊示波器的圖標(biāo),調(diào)整示波器的參數(shù)。由于 = 1 s,掃描時(shí)基“Timebase”設(shè)置最好選擇0 .5 s/div,即橫向每格代表0 .5 s。由

17、于接線時(shí)選用的是A通道,而電容的電壓初值為3 V,故A 通道“Channel A”的增益設(shè)置為1 V/div,即縱向每格為1 V。按空格鍵設(shè)置好開關(guān)位置,設(shè)置好后點(diǎn)擊EWB 右上角的按鈕啟動(dòng)仿真。,大約隔10 s 左右后電路接近穩(wěn)態(tài)(開關(guān)在位置1 時(shí)的穩(wěn)態(tài)),這時(shí)電容的電壓是3 V。再扳動(dòng)開關(guān)由1 合向2,就可以從示波器上看到電容的零輸入響應(yīng)曲線,如圖,零輸入響 應(yīng)曲線,1 號讀數(shù)指針,所示，它就是 t0 時(shí)的電容電壓隨時(shí)間變化的曲線。,從圖上可以看到，1 號讀數(shù)指針的位置所對應(yīng)的時(shí)刻T1,是開關(guān)由1 合向2 的時(shí)刻,由讀數(shù)欄中可以讀出,它對應(yīng)的電壓為3 V,時(shí)間T1 為22 .789 0 s

18、,是啟動(dòng)仿真后到電容電壓為3 V 時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。,1 號讀數(shù)指針,用鼠標(biāo)移動(dòng)2 號讀數(shù)指針,使指針?biāo)谖恢镁嚯x開始仿真的時(shí)間T2 為26 .789 0 s。故T2 - T1 為4 s,而2 號指針?biāo)鶎?yīng)的時(shí)刻的電容電壓為55 .223 7 mV,說明經(jīng)過(3 5)后電路處,于新的穩(wěn)態(tài),電容上的電壓接近于零。,2號讀數(shù)指針,例2 在圖(a)所示電路中,t 0 時(shí)開關(guān)S 在位置“2”,電路已處于穩(wěn)定狀態(tài);設(shè)在t = 0 時(shí),開關(guān)由“2”合向“1”。電路參數(shù)與例1相同,即R=1,C =1F, Us = 9 V。試求t0 時(shí)的電容電壓隨時(shí)間變化曲線。,解 在EWB 軟件的工作區(qū),建立圖(b)所示的仿

19、真電路。,從電容兩端看進(jìn)去的等效電阻 Req = (R + R)R/(R + R)+ R = 0.6667,此題的=ReqC=0.6667 s。同上例一樣,首先設(shè)置好示波器的時(shí)基等參數(shù),然后啟動(dòng)仿真,得到圖所示的零狀態(tài)響應(yīng)曲線，即t0 時(shí)的電容電壓隨時(shí)間變化曲線。,零狀態(tài)響 應(yīng)曲線,圖中1號指針的位置所對應(yīng)的時(shí)刻T1,為開關(guān)由“2”合向“1”的時(shí)刻；2 號指針?biāo)鶎?yīng)的時(shí)刻T2,是啟動(dòng)仿真后電容電壓的讀數(shù)為2.8488 V 所經(jīng)歷的時(shí)間。由于T2 - T1 = 1.9970 s 2 s = 3,而穩(wěn)態(tài)時(shí)電容電壓為3 V,故經(jīng)過(35) 后電路的狀態(tài)接近于穩(wěn)態(tài)。,2號讀數(shù)指針,1 號讀數(shù)指針,例3

20、 圖(a)所示電路已處于穩(wěn)態(tài),在t = 0 時(shí),開關(guān)由“1”合向“2”,試求電容電壓的全響應(yīng)波形。,解 首先在EWB 工作區(qū)中建立如圖(b)所示仿真電路,然后設(shè)置好示波器的時(shí)基。,（a）原電路,(b)仿真電路,時(shí)基的設(shè)置還是以電路的時(shí)間常數(shù)為參考,如果時(shí)基設(shè)置和電路的時(shí)間常數(shù)差異過大,將難以找到要觀察的波形。此外可以依據(jù)圖(a)所示電路,估計(jì)時(shí)間常數(shù)的數(shù)量級是微秒,故可以先設(shè)時(shí)基為1s/div,A通道“Channel A”的增益設(shè)置為1 V/div,根據(jù)看到的波形再進(jìn)行調(diào)整,直到最佳的效果。,為了便于用示波器觀察動(dòng)態(tài)過程,可以選用Analysis / Analysis Operating /

21、Instruments 子菜單中的Pause after each screen 選項(xiàng)。雙擊示波器的圖標(biāo)打開示波器的顯示界面,為了觀察清楚可以點(diǎn)擊界面上的“Expand”按鈕,將面板進(jìn)一步展開。,啟動(dòng)仿真,估計(jì)電路達(dá)到S 在位置“1”時(shí)的初始穩(wěn)態(tài)后,再將開關(guān)由“1”合向“2”。調(diào)整時(shí)基為0.5s/div,得到圖所示仿真輸出結(jié)果，即電容電壓的全響應(yīng)波形。,全響應(yīng)波形,圖中1號指針對應(yīng)的時(shí)刻T1 是開關(guān)由“1”合向“2”的時(shí)刻,此時(shí)電容電壓為-3 V,即電容電壓的初始值為- 3 V。2 號指針對應(yīng)的時(shí)刻T2 是電路經(jīng)全響應(yīng)后達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)刻,穩(wěn)態(tài)時(shí)電容的電壓為3 V 。,1 號讀數(shù)指針,2號讀數(shù)指針

22、,例4 試用EWB 中的瞬態(tài)分析法,求例1 和例 2 中的電容電壓隨時(shí)間變化的曲線原始電路如圖(a)。,解 仿真電路已在例1中建立,如圖(b)所示。,選擇Analysis菜單下Transient 選項(xiàng),彈出右圖所示的瞬態(tài)分析參數(shù)設(shè)置對話框。在對話框中設(shè)置瞬態(tài)分析參數(shù),主要有以下幾種: (1) 初始條件的設(shè)置，共有三個(gè)選項(xiàng)。 Set to Zero(設(shè)置為零); defined(采用用戶自定義的節(jié)點(diǎn)電壓初始值); Calculate DC Operating Point(計(jì)算直流工作點(diǎn),取其為初始值)。,(2) 分析時(shí)間與步長的設(shè)置。,Start time (起始時(shí)間);End time(終點(diǎn)時(shí)

23、間);,Generate time steps automatically（自動(dòng)步長)。,(3)指定分析節(jié)點(diǎn) (Nodes for analysis),本題的初始值設(shè)置為零;,分析起始時(shí)間設(shè)置為0 s;由于電路的零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需時(shí)間之和小于10 s,留一定裕量后,終點(diǎn)時(shí)間設(shè)置為15 s;,步長設(shè)置采用EWB 的默認(rèn)值;,指定節(jié)點(diǎn)3 為輸出節(jié)點(diǎn)。,點(diǎn)擊Simulate 運(yùn)行仿真,可以看到節(jié)點(diǎn)3 電壓隨時(shí)間變化的曲線和例2 結(jié)果一致(零狀態(tài)響應(yīng)曲線)。,零狀態(tài)響 應(yīng)曲線,當(dāng)輸出電壓基本穩(wěn)定后,按下空格鍵使開關(guān)由“1”合向“2”,輸出曲線隨即按例1的結(jié)果變化(零輸入響 應(yīng)曲線)。右

24、圖為上述的仿真結(jié)果,圖中6.180 s 的位置為開關(guān)由“1”合向“2”的時(shí)刻,其前為零狀態(tài)響應(yīng)即例 2 結(jié)果,其后為零輸入響應(yīng)即例1的結(jié)果。,零輸入響 應(yīng)曲線,6.180 s,零狀態(tài)響 應(yīng)曲線,計(jì)算機(jī)仿真分析正弦穩(wěn)態(tài)電路,用EWB 軟件對正弦穩(wěn)態(tài)電路分析一般可以采用兩種方法: 一種是直接利用虛擬儀表進(jìn)行電路仿真； 另一種是使用軟件提供的交流頻率掃描分析(ACFrequency Analysis)。,例1 已知圖(a)電路中us= 20 sin(10t+45) V,R=20,L=2H,C=0.004 F,試求uR、uL、uC 。,(a) 原電路 (b) 仿真電路,解 可以用示波器來觀測各點(diǎn)的電壓

25、相位。由于一個(gè)仿真電路中只能使用一個(gè)示波器,本題要測三個(gè)電壓數(shù)據(jù),因此需結(jié)合電壓表測量。在EWB 的軟件工作區(qū)建立圖(b)所示仿真電路。啟動(dòng)軟件界面右上角的仿真開關(guān)進(jìn)行仿真。,(b) 仿真電路,由于要觀測的是電路穩(wěn)態(tài)時(shí)的參數(shù),必須待電壓表和示波器的讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)方可讀取。由圖(b)中的虛擬電壓表上可以看到電阻兩端的電壓為19.53 V(有效值),電容兩端的電壓為24.10 V,電感兩端的電壓為19.79 V。,(b) 仿真電路,下圖所示的為示波器上所得到的us和uR的波形。其中A 通道的輸入信號為us ,B通道的輸入信號uR 。,用讀數(shù)指針定位在A、B 兩通道的輸入信號的過零點(diǎn),由右圖可見, T2

26、-T1為24.5347ms,由于=10 rad/s則電源頻率為1.59155 Hz,故一個(gè)周期是628,ms,由此可計(jì)算出uR和us的相位差j =(24.5437/628) 36014.07,且uR相位超前us的相位。,所以電阻的電壓,由于在該串聯(lián)電路中，電容電壓的相位滯后電阻電壓的相位90,電感電壓的相位超前電阻電壓的相位90,所以電容電壓和電感電壓分別為,uC =24.10 sin(10t +59.07- 90) V,uL =19.79 sin(10t +59.07+ 90) V,=27.99sin(10t+149.07)V,注意，各個(gè)電壓表的設(shè)置一定要選擇AC(交流),若不選擇,EWB

27、實(shí)際采用的是DC(直流)。,=34.1sin(10t-30.93)V,uR =19.53 sin(10t +45+14.07)V = 27.62sin(10t +59.07)V,例2 圖(a)為某無線接收機(jī)的等效電路,當(dāng)電路發(fā)生諧振時(shí),頻率等于諧振頻率的信號將被接收。已知電路中R = 10,C為0.010.1F的可變電容,L = 2 mH,求此接收機(jī)的接收信號的頻率范圍為多少?,(a) 原電路,(b) 仿真電路,解 本題可以采用EWB 提供的AC 頻率掃描分析來求解。EWB 軟件在進(jìn)行AC 頻率掃描分析時(shí),將電路中所有的直流電源自動(dòng)置零,讓所有交流電源頻率視為相同,在預(yù)定范圍內(nèi)同步變化,用相量

28、法計(jì)算設(shè)定點(diǎn)的電壓幅值和相位,并給出幅頻特性曲線和相頻特性曲線。,(b) 仿真電路,首先在EWB 的軟件工作區(qū)建立圖(b)所示仿真電路;然后按C 鍵,先將電容的值調(diào)為10 nF。,圖(c)的對話框,其中掃描頻率范圍可以先選大一點(diǎn),看看效果再調(diào)整,這里選的是1 Hz 100 GHz,按10 倍頻程(decade)變化掃描頻率,取樣100 個(gè)點(diǎn)(Number of points)。幅度垂直刻度(vertical)選擇線性(linear);輸出節(jié)點(diǎn)選擇節(jié)點(diǎn)1。,再選擇菜單Analysis 下的AC Frequency 選項(xiàng),彈出如,(c) AC 頻率掃描分析參數(shù)設(shè)置對話框,設(shè)置好后按下仿真開關(guān)運(yùn)行,

29、得到圖(d) 中所示的輸出結(jié)果,即幅頻特性曲線和相頻特性曲線。將指針移至諧振點(diǎn),從圖中可以看出電路在35.9381 kHz處諧振。,(d) C = 10 nF 時(shí)輸出結(jié)果,再按Shift 鍵+ C 鍵增大電容值,使之達(dá)到100 nF,再重復(fù)以上步驟,得到如圖(e)的結(jié)果,可以看出電路在12.9155 kHz 處諧振。 至此,可以,(e) C = 100 nF 時(shí)輸出結(jié)果,知道此接收機(jī)接收的信號頻率范圍是：12.9155 35.9381 kHz。,例3 求圖(a)所示正弦穩(wěn)態(tài)電路的戴維寧等效相量模型。已知 us= 2sin(0.5t +120)V。,(a) 原電路 (b) 仿真電路,解 可以使用

30、AC頻率分析來求解。,(b) 仿真電路,第一步,求兩端電路的開路電壓相量。在軟件的工作區(qū)建立圖(b)所示的仿真電路。 為下一步分析方便,在端口添加電流源I1,并設(shè)定AC 掃描屬性為幅度0 A。,首先雙擊仿真電路中的電源V1,彈出如圖所示對話框,然后點(diǎn)擊Analysis Setup 欄,在對話框中設(shè)置如框中所示的幅度、頻率、相位(在交流掃描分析中,交流電源的Value 屬性中的幅度、頻率、相位在交流分析中不起作用,它們,(c)交流掃描分析電源設(shè)置對話框,只用于瞬態(tài)分析和實(shí)時(shí)測量時(shí)的信號源中。)。,上述工作完成后,再選擇菜單Analysis 下的AC Frequency,彈出如圖所示AC 掃描分析

31、參數(shù)設(shè)置對話框,設(shè)定AC 掃描參數(shù)為:頻率從f = 0.0796 Hz(即us 的 =0.5 rad/s)到0.1Hz(EWB 中掃描范圍不能為0),對節(jié)點(diǎn)3 進(jìn)行分析。,(d) 交流(AC)掃描分析參數(shù)設(shè)置對話框,設(shè)置完后按下仿真開關(guān)運(yùn)行,得到如圖(e)所示結(jié)果。將指針移到起始頻率f = 0.079 6 Hz 處,可以讀出Y1 為894.57 mV,相位為93.422,所以開路電壓的幅值相量,(e) 開路電壓分析結(jié)果,第二步:求戴維寧等效阻抗,用外加電源法(外加電流源)求戴維寧等效阻抗,需將仿真電路中原有的電源置零,為此設(shè)定獨(dú)立電壓源V1 的AC 頻率分析屬性,仿真電路,的幅度為0,設(shè)定外部

32、電流源I1 的AC 屬性的幅度為1,相位為0,因?yàn)榇骶S寧等效阻抗：,故求出節(jié)點(diǎn)3 的電壓數(shù)值即為戴維寧等效阻抗大小。,按下仿真按鈕進(jìn)行分析,得如圖(f)所示分析結(jié)果：,Zeq = 0.8943/ - 26.56 。,(f) 等效阻抗分析結(jié)果,例4 某對稱三角形聯(lián)結(jié)的負(fù)載與一對稱星形聯(lián)結(jié)的電源相接。若已知負(fù)載每相阻抗為(8 - j6),線路阻抗為j2 ,電源頻率為50 Hz,相電壓為220 V,試求電源和負(fù)載的相電流大小。,解 在EWB 的軟件工作區(qū),建立如圖所示的仿真電路。,三相電源用三個(gè)相位各相差120電壓為220 V 的獨(dú)立電壓源組成。由于EWB 中無阻抗元件,故根據(jù)題中給定的線路阻抗和負(fù)載阻抗,計(jì)算