直流電路基爾霍夫電壓定律仿真設(shè)計(jì)

一直流電路基爾霍夫電壓定律仿真設(shè)計(jì)1、電路課程設(shè)計(jì)目的（1） 了解基爾霍夫電壓定律的原理及使用方法;（2）運(yùn)用仿真對(duì)該定律有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。2、仿真電路設(shè)計(jì)原理如圖所示，已知兩直流電壓源VI、V2分別為12v、6v，兩電阻阻值分別為6Q、6Q，通過理論分析：如上圖所示，兩個(gè)回路分別設(shè)回路1和回路2的回路電流為I1、匕,則對(duì)回路一列方程可得I(6+6)+1X6=12;(I+1)X6=6解得：1=1A，I=01 2 1 2 1 2從上述的理論分析中可以得到，在滿足電路的基本特征后，每個(gè)回路都可以列KVL方程來求解其中的未知數(shù)，KVL反映任一回路內(nèi)各支路電壓之間的相互制約關(guān)系，該定律指出:在集總電路中，任何時(shí)亥U，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零，即u=0.3、電路設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟Q選擇正確的電壓源和電阻值，并將各元件按順序放在指定位置；⑥選擇電壓表，并將其放置在需要測量的元件兩端，務(wù)必保證電壓表為AC；@將各個(gè)元件依次用導(dǎo)線連接，并將電路進(jìn)行接地，并運(yùn)行得出數(shù)據(jù)。

—LV1—12V_LV2謳6V—LV1—12V_LV2謳6VDC10M圖2KVL電路仿真設(shè)計(jì)圖如圖2所示，在Multism11.0中對(duì)圖1的電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并測量兩負(fù)載R、R2的電壓分別為6V,則可以驗(yàn)證回路1和回路2滿足的KVL方程。4、 電路課程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)（1） 使用Multism11.0仿真設(shè)計(jì)時(shí)注意選擇合適的仿真儀表，我們盡量選擇電壓表、電流表，而不要用萬用表代替，電壓表電流表可以在電路中直接顯示數(shù)值，而萬用表還需要打開；（2） 注意仿真儀表的接線是否正確；（3） 每次要通過按下操作界面右上角的“啟動(dòng)/停止開關(guān)”接通電源；（4） 在列上述方程式，首先要指定回路的繞行方向，一般選擇關(guān)聯(lián)參考方向作為回路的正方向，凡支路電壓的參考方向一致者，該電壓取“+”，反之取“一”。5、 電路課程設(shè)計(jì)總結(jié)（1） 在電路設(shè)計(jì)過程中，開始我選擇了使用萬用表進(jìn)行測量，這種方法不能在電路中直接顯示數(shù)值，需要雙擊后選擇電壓鍵后方可進(jìn)行讀數(shù)，比較麻煩。而選用單獨(dú)的電壓表和電流表之后就可以直接進(jìn)行讀數(shù)，不僅增加了其美觀性，更簡化了操作步驟。（2） 第一次利用Multism11.0進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，該軟件的仿真真實(shí)度令我對(duì)電路仿真產(chǎn)生了濃厚的興趣。

直流電路疊加定理電路仿真設(shè)計(jì).電路課程設(shè)計(jì)目的(1)了解疊加定理的使用方法及原理;（2）利用疊加定理解決電路的計(jì)算等實(shí)際問題;(1)了解疊加定理的使用方法及原理;（2）利用疊加定理解決電路的計(jì)算等實(shí)際問題;通過仿真對(duì)疊加定理有一個(gè)更加深刻的認(rèn)識(shí);.仿真電路設(shè)計(jì)原理其中氣、R?其中氣、R?、R3的值分別是皿g、皿利用疊加定理求解通過%的電流I的值。圖1疊加定理仿真設(shè)計(jì)實(shí)例R2圖1疊加定理仿真設(shè)計(jì)實(shí)例R21QI1A理論分析:R2R12QV110v圖R2R12QV110v圖3電壓源單獨(dú)作用電流源單獨(dú)作用：電壓源置零位（短路），化簡后的電路圖如圖2所示，據(jù)并聯(lián)分流的公式，此時(shí)通過R的電流I⑴乙2X1=2ATOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"3 1+2 3電壓源單獨(dú)作用：電流源置零位(開路)，化簡后的電路圖如圖3所示，據(jù)串聯(lián)電路的電壓八 1010電流關(guān)系可得通過R的電流I⑵= =A3 2+13則當(dāng)電流源、電壓源共同作用時(shí)，通過R的電流I=I⑴+1⑵=2+10=4A3 33疊加定理：在線性電路中，任一電壓或電流都是電路中各個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用時(shí)，在該處產(chǎn)生的電壓或電流的疊加。當(dāng)某一獨(dú)立源單獨(dú)作用是，其他的獨(dú)立源應(yīng)置零，即獨(dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源開路，電阻及受控源保留。注意事項(xiàng)：(1)疊加定理僅適用于線性電路。電壓、電流疊加時(shí)要注意方向。功率不符合疊加定理，因?yàn)樗c電壓電流為非線性關(guān)系。各獨(dú)立源單獨(dú)作用可以理解為每個(gè)獨(dú)立電源逐個(gè)作用一次或各個(gè)獨(dú)立電源分組作用各一次，但必須保證每個(gè)獨(dú)立電源只能參與疊加一次。某個(gè)獨(dú)立電源作用，同時(shí)意味著其他電源不起作用，即電壓源短路，電流源開路。受控元?jiǎng)t保留在各分電路中。.疊加定理電路設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟Q選擇合適的電壓源和電流源及電阻，并將其放置在合適的位置；@選擇萬用表串聯(lián)入所要測量的支路的電流，并將萬用表的選擇項(xiàng)設(shè)置為直流電流；@首先將電流源電壓源共同作用時(shí)電流I，而后測量電流表單獨(dú)作用時(shí)的該支路電流I⑴，此時(shí)需將電壓源視為短路；最后測量電壓源單獨(dú)作用時(shí)該支路電流I⑵，此時(shí)電流源視為開路。Q對(duì)得到的三個(gè)讀數(shù)進(jìn)行比較可以得到其中的關(guān)系。a.電流源單獨(dú)作用時(shí)，設(shè)計(jì)如圖4所示的仿真電路，此時(shí)電壓源視為短路，萬用表電流檔的示數(shù)為666.667mA。

圖5仿具電路萬用表示數(shù)圖4電流源單獨(dú)作用仿真電路圖5仿具電路萬用表示數(shù)圖6電壓源單獨(dú)作用仿真電路C.電流源和電壓源共同作用時(shí)圖7仿真電路萬用表示數(shù)設(shè)計(jì)如圖8所示的仿真電路，此時(shí)萬用表電流檔的讀數(shù)為4A。圖6電壓源單獨(dú)作用仿真電路C.電流源和電壓源共同作用時(shí)圖7仿真電路萬用表示數(shù)設(shè)計(jì)如圖8所示的仿真電路，此時(shí)萬用表電流檔的讀數(shù)為4A。圖8電壓源、電流源共同作用仿真電路圖9仿真電路萬用表示數(shù)由以上電路仿真的結(jié)果可以得出通過電阻R3的電流i為當(dāng)電壓源和電流源分別單獨(dú)作用時(shí)通過電阻R的電流的疊加。由此可以驗(yàn)證疊加定理。3電路課程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)使用Multism11.0時(shí)注意選擇適當(dāng)?shù)姆抡鎯x表，本次使用的萬用表與實(shí)驗(yàn)1中使用單獨(dú)的電壓表與電流表可以明顯的顯示出單獨(dú)電壓表和電流表的優(yōu)勢(shì)；注意仿真儀表的接線正確性；每次要通過按下操作界面右上角的“啟動(dòng)/停止開關(guān)”接通電源。電壓、電流疊加時(shí)要注意方向，方向相同取正，相反取負(fù)。某個(gè)獨(dú)立電源作用，同時(shí)意味著其他電源不起作用，即電壓源短路，電流源開路。在仿真設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必注意。電路課程設(shè)計(jì)總結(jié)在進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)過程中，誤將電流源置零位設(shè)置為短路，是我第一次的仿真設(shè)計(jì)失敗，后及時(shí)改正得到正確結(jié)論。在疊加定理中存在著疊加定理的一推廣定理即疊加定理的齊次性，即在線性電路中當(dāng)所有的激勵(lì)都增大或縮小k倍時(shí)，其響應(yīng)也同樣的增大或縮小k倍，這在解決一些電路中有很多的應(yīng)用。三運(yùn)算放大器電路仿真設(shè)計(jì)1、電路課程設(shè)計(jì)目的（1） 了解運(yùn)算放大器電路仿真設(shè)計(jì)的原理和方法;（2）利用仿真設(shè)計(jì)解決運(yùn)算放大器問題2、仿真電路設(shè)計(jì)原理如圖1所示的運(yùn)算放大器u=1V，R=R=R=1kQ,R=R=2kQ,求解u1 1 3 4 2 5 0圖1運(yùn)算放大器電路實(shí)例u—1Ri理論分析：如圖所示，設(shè)出a、bu—1Ri(—+—)u-—uR] R2 aR201七 u=04=ub由以上式子代入數(shù)據(jù)可得：%=4V約等于零，故稱兩輸入端為虛斷。Q虛短：在運(yùn)算放大器的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)線性區(qū)工作而言，由于u0為有限量，而AF，則u「u=號(hào)T0，即兩輸入端間電壓約等于零，兩輸入端為等電位，故稱虛短。分析含理想運(yùn)算放大器的電阻電路時(shí)，一般采用節(jié)點(diǎn)法，或根據(jù)KCL列寫方程，運(yùn)算放大器的輸出端直接連接的節(jié)點(diǎn)，一般不列寫KCL方程。含理想運(yùn)算放大器的電阻電路的分析規(guī)則：Q含理想運(yùn)算放大器的電阻電路的分析規(guī)則：Q虛斷:因RT3，所以流入輸入端的電流in3、電路設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟如圖2所示，對(duì)原理圖進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)Q選擇運(yùn)算放大器、電壓源、電阻放置在合適位置；⑥將DC電壓表連接在所要測量的u端；@將各元件進(jìn)行連線，此時(shí)要注意運(yùn)算放大器的連線方式，將電路接地并運(yùn)行的到讀數(shù);圖2運(yùn)算放大器電路仿真設(shè)計(jì)其中％位置顯示電壓為u0=4V5、電路課程設(shè)計(jì)總結(jié)(1)注意運(yùn)算放大器的接線方式；使用Multism11.0仿真設(shè)計(jì)時(shí)注意選擇合適的仿真儀表，我們盡量選擇電壓表、電流表，而不要用萬用表代替，電壓表電流表可以在電路中直接顯示數(shù)值，而萬用表還需要打開；注意仿真儀表的接線是否正確；每次要通過按下操作界面右上角的“啟動(dòng)/停止開關(guān)”接通電源；4、電路課程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)務(wù)必注意運(yùn)算放大器的接線方式，即其“+”“一”接線；含理想運(yùn)算放大器的電路也要進(jìn)行接地后，方可運(yùn)行。四正弦穩(wěn)態(tài)電路諧振仿真設(shè)計(jì).電路課程設(shè)計(jì)目的（1） 了解諧振電路的特點(diǎn)及仿真設(shè)計(jì)的基本原理；（2） 學(xué)會(huì)利用Multism11.0對(duì)諧振電路進(jìn)行仿真；.仿真電路設(shè)計(jì)原理如圖1所示，各元件的參數(shù)已經(jīng)標(biāo)注，通過此例進(jìn)行計(jì)算。圖1正弦穩(wěn)態(tài)電路諧振仿真實(shí)例逐=1理論分析與計(jì)算：當(dāng)電路發(fā)生諧振時(shí)，XL=XC或 ①C （諧振條件）1oL= 1由 ①C可以得到02= =106rad/s,①=1000rad/s由①=2兀f,可以得到LCf=1000Hz,此時(shí)L、C上的交流電壓值為U=100/90。V,,U=100Z-90oV,電源電壓2兀 1 1 l1 %全部加在電阻R上，Ur=10Z0oV.電路發(fā)生諧振時(shí)，電路中電流值最大，電感和電容上的電壓遠(yuǎn)大于外施電壓，這種現(xiàn)象稱為諧振過電壓，因而串聯(lián)諧振又稱電壓。在無線電技術(shù)中，當(dāng)輸入信號(hào)微弱時(shí)，可利用電壓諧振來獲得一個(gè)較高的輸出電壓；而在電力工程中，過高的電壓會(huì)使電容器和電感線圈的絕緣被擊穿而造成電力設(shè)備的損壞，因而要避免諧振情況的發(fā)生。.諧振電路設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟Q選擇合適的交流電壓源、電阻、電容、電感，并將其放置在合適的位置；⑥將四個(gè)電壓表分別放置在電阻、電感、電容、電感和電容的兩端進(jìn)行測量，注意將電壓表的改為AC，交流電壓源的rms為交流電壓源的有效值，同時(shí)將①=1000rad/s化為頻率^輸入其中；e將各元件用線連接，并將電路進(jìn)行接地后運(yùn)行得到讀數(shù)。如圖2所示，將圖1的原理圖進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)并運(yùn)行得到的數(shù)據(jù)U=9.980V，U=99.799V，U=99.804V，U。=0.020V—0R1 L1 C1 3將仿真設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比較可以看出其中存在一定的誤差，由于在進(jìn)行計(jì)算時(shí)電壓的頻率f=—,在處理丸時(shí)，我將丸的值約等于3.14參與計(jì)算，也就導(dǎo)致計(jì)算中2兀f=159.15Hz，也就引起一系列的反應(yīng)導(dǎo)致Ur、Ul、Uc的值均發(fā)生變化。U1 U2U4AC10MOhm圖U1 U2U4AC10MOhm圖2諧振電路仿真設(shè)計(jì)電路課程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)使用Multism11.0時(shí)注意選擇適當(dāng)?shù)姆抡鎯x表，本次使用的萬用表與實(shí)驗(yàn)1中使用單獨(dú)的電壓表與電流表可以明顯的顯示出單獨(dú)電壓表和電流表的優(yōu)勢(shì)，注意要將所使用的電壓表中的選項(xiàng)由DC更改為AC；注意仿真儀表的接線正確性；每次要通過按下操作界面右上角的“啟動(dòng)/停止開關(guān)”接通電源。交流電源上所標(biāo)注的Vrms為電壓的有效值，在更改電源的數(shù)值是應(yīng)注意，另外pk則是代表電壓的峰值。電路課程設(shè)計(jì)總結(jié)在Vrms前輸入的為電壓的值14.14，實(shí)則為有效值，第一次輸入出錯(cuò)。（2） 未將電壓表的DC（直流）更改為AC（交流），導(dǎo)致其中一組數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤。（3） 在進(jìn)行諧振電路設(shè)計(jì)時(shí)，也可以使用示波器進(jìn)行演示可以得到電壓和電流同相位，也可對(duì)諧振的特點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。五三相交流穩(wěn)態(tài)電路仿真設(shè)計(jì)1.電路課程設(shè)計(jì)目的（1） 了解三相穩(wěn)態(tài)電路線電壓、線電流、相電壓、相電流的求法；（2） 掌握利用Multism11.0進(jìn)行三相交流電路的仿真設(shè)計(jì)的方法；仿真電路設(shè)計(jì)原理如圖1所示，Ua=Ub=U^=220V,Z=10+j10,求各相的線電壓、相電流。圖1三相交流電路原理圖UU=220(3Z150。CA理論分析與計(jì)算：UAB=220^/3/30o,UBC=22Q\f3/-90°,U 220/0。 ,億=f==15.556/-45°a

aZ10+10j%220/-120。B=藝=10+10j

=15.556/-165°a220/120。10+10j=15.556/75。A圖1中U廣220/0°V,氣二220/-120°V,Uc=220/120。V,根據(jù)三相電路的電源星接與負(fù)載星接的計(jì)算方式可以得到上述的結(jié)果。3.三相交流穩(wěn)態(tài)電路電路設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟

如圖2所示，將圖1的原理圖進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)Q選擇交流電壓源，設(shè)置交流電壓源220V（rms）,頻率為50Hz，角度分別為0。、-120。、120。；@將Z=10+j10，設(shè)置為R=10Q,L=32mH，中線電阻設(shè)置為10Q。為了便于觀察電流與電壓的相位關(guān)系，選擇一個(gè)受電流控制的電壓源，通過觀察電壓的變化來間接得到電流的變化。④將3個(gè)電壓表分別并聯(lián)接在A相、B相、C相兩兩之間，將4個(gè)電流表串聯(lián)接入A相、B相、C相、中線中。Q將各元件用線連接，并將示波器的A接口并聯(lián)在A相Z兩端，將示波器的B接口接在A相受控源兩端。?將電路接地并運(yùn)行，得到各電壓表及電流表的示數(shù)，示波器的電壓電流圖像特征*380.930V，”=380.953V，氣=380.950V，I廣心心，［廣心1"I廣EWA，中線電流I=0.144pA—0ISC122050H220Vrms50H-120U3AC10MOhm220Vrms50Hz120°ISC122050H220Vrms50H-120U3AC10MOhm220Vrms50Hz120°10GU2AC10MOhmAC1e-009Ohm圖2三相交流穩(wěn)態(tài)電路仿真設(shè)計(jì)

由圖3可以得到電壓電流的周期為T=19.963ms,由圖4電壓與電流的的相位差為

口T=2.612ms,有時(shí)間與弧度的關(guān)系可以得到：□］二"解得：口。二47.1。T 2兀 口由此可得I=15.510/47.1oA，同樣的可以依據(jù)角度的關(guān)系得到其余各相的值。AOscilloscope-XSCl在選擇電壓源時(shí)需將三相電源的每一項(xiàng)電源的角度進(jìn)行設(shè)置，即0。、 120。、120。，并將每一個(gè)電壓表電流表由DC更改為AC；使用Multism11.0仿真設(shè)計(jì)時(shí)注意選擇合適的仿真儀表，我們盡量選擇電壓表、電流表，而不要用萬用表代替，電壓表電流表可以在電路中直接顯示數(shù)值，而萬用表還需要打開；注意仿真儀表的接線是否正確；每次要通過按下操作界面右上角的“啟動(dòng)/停止開關(guān)”接通電源；示波器無法直接對(duì)線路中的電流進(jìn)行波動(dòng)圖像的測量，需要借助一個(gè)受控源，也即一個(gè)小電阻，將電流轉(zhuǎn)化為電壓進(jìn)行間接測量。注意示波器中電流電壓圖像的調(diào)節(jié)，將其圖像調(diào)節(jié)到合適的位置后進(jìn)行觀察，從而得出其電壓電流變化關(guān)系。5.電路課程設(shè)計(jì)總結(jié)在使用交流電源時(shí)未將其角度進(jìn)行更改；受控源使用錯(cuò)誤，導(dǎo)致示波器顯示的圖像錯(cuò)誤；在觀察電壓電流的曲線變化時(shí)，電流處在電壓的前面，那是不是就是說電流超前電壓？現(xiàn)在還不是很明白。六含受控源電路輔助分析1、 電路課程設(shè)計(jì)目的了解含受控源電路處理的原理和方法；掌握含受控源電路仿真設(shè)計(jì)的方法；2、 仿真電路設(shè)計(jì)原理如圖1所示，根據(jù)電路圖上所標(biāo)注的數(shù)據(jù)驗(yàn)證含受控源電路的電壓關(guān)系。10V1Q含受控源電路仿真實(shí)例圖110V1Q含受控源電路仿真實(shí)例圖12u對(duì)節(jié)點(diǎn)列節(jié)點(diǎn)電壓方程可以得到：11 102u―+^111 102u―+^20V3u(1+1+2)20V3由上述兩式即可得到：u=?V,則受控源兩端電壓2u受控源是一種電路模型，實(shí)際存在的一種器件。受控電壓源的特性具有電壓源的特