Multisim在一階RC電路響應(yīng)中的應(yīng)用

1、Multisim 在一階 RC 電路響應(yīng)中的應(yīng)用 在一階rc電路響應(yīng)中，動態(tài)電路的暫態(tài)過程是十分短暫的單次 變化過程，通常在教學(xué)中都是以理論講解為主，涉及到的瞬態(tài)變化 波形，一般無法直接呈現(xiàn)給學(xué)生，如果利用仿真電路來展示瞬態(tài)過 程的變化以及參數(shù)對于過渡過程時間長短的影響，將有助于激發(fā)學(xué) 生的興趣并加深理解。 1仿真軟件 multisim 介紹 multisim是ewb軟件的升級版本。軟件里的所有元器件都是經(jīng) 過高度仿真而成，與實際結(jié)果幾乎完全相同。軟件具有以下特點： 元器件庫豐富、電路分析功能強大、具有 win dows風(fēng)格的界面。 傳統(tǒng)電子技術(shù)理論教學(xué)，由于條件限制，導(dǎo)致理論與實驗相分 離，

2、達不到最佳教學(xué)效果。隨著社會的發(fā)展，運用多媒體教學(xué)已經(jīng) 成為必然趨勢。 2 rc電路的響應(yīng) 零輸入響應(yīng)：一階電路僅有一個動態(tài)元件，如果在換路瞬間動 態(tài)元件已儲存有能量，那么即使電路中無外加激勵電源，電路中的 動態(tài)元件將通過電路放電，在電路中產(chǎn)生響應(yīng)，即零輸入響應(yīng)。 對于圖1所示電路，當(dāng)開關(guān)s閉合在1端時，電源通過r對c 充電，電路達穩(wěn)定狀態(tài)，電容儲存有能量，電容電壓值恒定為 6 v， 當(dāng)開關(guān)s閉合在2端時，c通過r放電，在電路中產(chǎn)生響應(yīng)， 即零 輸入響應(yīng)，電壓從6v按指數(shù)規(guī)律變?yōu)镺v。 利用multisim 進行仿真，從圖2 (a)上可以很明顯地看出，暫 態(tài)過程是按照指數(shù)規(guī)律進行衰減的，電路中

3、已經(jīng)給出了元件的參 數(shù)，r=500 , c=10 f， =rc=5ms。 點的電壓是電源電壓 6v的36.8% 約等于2.2v。示波器的紅色指針為暫態(tài)過程的起始時刻， 藍色指針 為點時刻，可以看出，在時間經(jīng)過了 ，即5ms時，電容電壓完成 了總變化量的63.2%,電容電壓約為2.2v。 將c由10 f變化到20 f ,計算得到=10ms，點電壓仍然是2.2v。 從圖2 (b)中可以看出，時間經(jīng)過10ms電容電壓才衰減為2.2v， 也就是經(jīng)過10ms電容電壓才完成總變化量的 63.2%。 零狀態(tài)響應(yīng)：當(dāng)動態(tài)電路初始儲能為零時，僅由外加激勵產(chǎn)生 的響應(yīng)就是零狀態(tài)響應(yīng)。對于圖1所示的電路，若電容的初

4、始儲能 為零，當(dāng)開關(guān)s閉合到1端時，電容通過r充電，響應(yīng)由外加激勵 產(chǎn)生，即零狀態(tài)響應(yīng)， 仿真波形如圖3所示。從圖3可以看出， 時間經(jīng)過了，即5ms時，電容電壓完成了總變化量的 63.2%, 即卩6v 的 63.2%，約為 3.8v。 全響應(yīng)：當(dāng)一個非零初始狀態(tài)的電路受到激勵時，電路的響應(yīng) 稱為全響應(yīng)。對于線性電路，全響應(yīng)是零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)之 和。如圖1所示，反復(fù)按下空格鍵使開關(guān)反復(fù)切換，通過示波器就 可觀察到電容電壓全響應(yīng)波形如圖 4所示。 在教學(xué)中電路使用multisim 軟件對電路進行仿真，讓學(xué)生通過 觀察仿真波形，加以分析、 總結(jié)， 為了進一步講解時間常數(shù)對響應(yīng) 速度的影響， 可以改變參數(shù)r或c，從而改變時間常數(shù)，觀察波形， 得出結(jié)論。 3結(jié)束語 在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，容易出現(xiàn)教學(xué)效率不高、教學(xué)效果不夠 理想等問題。運用仿真實驗，將理論和實踐相結(jié)合，可以極大地提 升學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效果。 參考文獻 1 羅映紅.電工技術(shù)m.北京：中國電力出版社，2009. 2 熊偉，侯傳教，梁青，等.multisim 7電路設(shè)計及仿真應(yīng)用 m.北京：清華大學(xué)出版社，2006. 3 王冠華.multisim10 電路設(shè)計及應(yīng)用m.北京：國防工業(yè)出