八秒九七
范文一：仿真实验报告
上海电力学院 本科课程设计 电路计算机辅助设计
院 系:电力工程学院
专业年级(班级) :电力工程与管理 2011192班 学生姓名:学号: 201129 指导教师:杨尔滨、杨欢红
成 绩:
目录
仿真实验一 节点电压法分析直流稳态电路222222222222222222222222221 仿真实验二 戴维宁定理的仿真设计222222222222222222222222222222225 仿真实验三 叠加定理的验证222222222222222222222222222222222222228 仿真实验四 正弦交流电路——谐振电路的仿真222222222222222222222211 仿真实验五 两表法测量三相电路的功率222222222222222222222222222214 仿真实验六 含受控源的 RL 电路响应的研究22222222222222222222222218 仿真实验七 含有耦合互感的电路的仿真实验22222222222222222222222221 仿真实验八 二阶电路零输入响应的三种状态轨迹2222222222222222222227 仿真实验九 二端口电路的设计与分析22222222222222222222222222222232
实验一 节点电压法分析电路
一、电路课程设计目的
(1)通过较简易的电路设计初步接触熟悉 Multisim11.0。 (2)学会用 Multisim11.0获取某电路元件的某个参数。 (3)通过仿真实验加深对节点分析法的理解及应用。
二、 实验原理及实例
节点分析法是在电路中任意选择一个节点为非独立节点, 称此节点为参考点。 其它独立 节点与参考点之间的电压,称为该节点的节点电压。 节点分析法是以节点电压为求解电路的未知量, 利用基尔霍夫电流定律和欧姆定律导出 (n – 1) 个独立节点电压为未知量的方程,联立求解,得出各节点电压。 然后进一步求出 各待求量。
下图所示是具有三个节点的电路, 下面以该图为例说明用节点分析法进行的电路分析方 法和求解步骤,导出节点电压方程式的一般形式。
图 1— 1
首先选择节点③为参考节点,则 u3 = 0。设节点①的电压为 u1、节点②的电压为 u2,各支 路电流及参考方向见图中的标示。 应用基尔霍夫电流定律, 对节点①、 节点②分别列出节点 电流方程: 节点① 021S S =++--i i i i 21 节点②
0S =+--3232i i i i S
用节点电压表示支路电流:
) (G R G R 2122
2
12111
1
1u u u u i u u i -=-=== 233
2
3G R u u i ==
代入节点①、节点②电流方程,得到:
0R R 2
2
11S2S1=-++
--u u u i i 1
0R R 3
2
2
21S =+
--
-u u u i i S 32
整理后可得:
S2S122
121R 1) R 1R 1(
i i u u+=-+ 2S i i u u -=++-
S323
212) R 1R 1(R 1
分析上述节点方程,可知:
节点①方程中的 (G1 + G2) 是与节点①相连接的各支路的电导之和, 称为节点①的自电 导,用 G11表示。
节点①方程中的 -G2是连接节点①和节点②之间支路的电导之和, 称为节点①和节点② 之间的互电导,用 G12表示。 G12 = - G2,故 G12取负值。 节点②方程中的 (G2 + G3) 是与节点②相连接的各支路的电导之和, 称为节点②的自电导, 用 G22表示。
节点②方程中的 -G2是连接节点②和节点①之间各支路的电导之和,称为节点②和节点① 之间的互电导,用 G21表示。且 G12 = G21 ,故 G21取负值。
iS1 + iS2是流向节点①的理想电流源电流的代数和,用 iS11表示。流入节点的电流取“ +” ; 流出节点的电流取“– ” 。
iS3 – iS2是流向节点②的理想电流源电流的代数和,用 iS22表示。 iS3、 iS2前的符号取 向同上,即流入节点的电流取“ +” ; 流出节点的电流取“– ” 。 根据以上分析,节点电压方程可写成:
S11221111G G i u u =+ 2222S 2211G G i u u =+
这是具有两个独立节点的电路的节点电压方程的一般形式。
也可以将其推广到具有 n 个节点(独立节点为 n – 1 个)的电路 。 综合以上分析,用节点分析法分析电路的一般步骤为:
(1)指定电路中某一节点为参考点,标出各独立节点的电位符号。
(2)按照节点电压方程的一般形式,根据实际电路直接列出各节点的节点电压方程。 注意:在节点方程中,自电导为该节点上连接的所有电导之和,自电导总取正值;互电导 为连接相邻两个节点的所有电导之和,并取负值;在线性电路中, G12=G21, G23=G32, G31=G13;在节点方程的右边,流入节点的理想电流源的电流取“ +”号,流出节点的则取 “– ”号。 。
例:用节点电压法求如下电驴的节点电压 3n U ;
图 1— 2
解:节点编号如图 1— 2所示, 一节点 4为参考节点, 节点 2的节点电压为已知量 2n U =10V, 可以少列一个方程,节点 1、 3 的 KCL 方程为:
5
01
1
) 2111(05. 01) 5. 0111(312321=-=--+=+-+n n n n n n U U I U U I U U 辅助方程 联立求解上述方程组得: 3n U = V
三、 仿真设计步骤:
1. 根据题目要求设计电路;
2. 对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算; 3. 对设计的电路用软件进行仿真模拟; 4. 观察仿真结果,与理论值进行比较; 5. 对结果进行分析,作出小结。
四、仿真实验电路及仿真结果
仿真电路图如下所示:
图 1— 3
约等于 3.333,
3n
U 电压值的仿真结果与理论值相等。
五、设计总结
1、熟练了仿真软件的使用;
2、通过仿真实验,加强了对节点电压法的理解和应用;
3、仿真分析方法简单方便,并且直观的测出所需数据;
4、通过这次简单的的仿真实验,锻炼了动手实践和独立思考的能力。
实验二 戴维宁定理的仿真设计
一、电路课程设计目的
1. 验证戴维宁定理的正确性,加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
3. 熟练应用 Multisim 软件仿真电路并掌握分析数据。
二、实验原理及实例
1. 任何一个线性含源网络,如果仅研究其中一条支路的电压和电流,则可将电路的其余部
分看作是一个有源二端网络(或称为含源一端口网络) 。
2. 戴维宁定理指出:任何一个线性有源二端网络,总可以用一个电压源与一个电阻的串联
来等效代替,此电压源的电动势 s U 等于这个有源二端网络的开路电压 oc U ,其等效内 阻 eq R 等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短接,理想电流源视为开路) 时的等效电阻。
3. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压短路电流法测 eq R
在有源二端网络输出端开路时,用电压表直接测其输出端的开路电压 U OC , 然后再将其 输出端短路,测其短路电流 I S C ,且内阻为:
SC
OC
S I U R
(2)串并联法测 eq R
若含源一端口网络内部无受控源, 将内部独立电压源短路, 独立电流源开路, 所得的无源一 端口网络中电阻出现简单的串并联结构,应用串并联公式直接求等效电阻。 (3)外加电源法测
若一端口网络内部有受控源, 则按等效电阻的定义, 将含源一端口网络内所有独立电源变为 零,将其独立电压源短路,独立电流源开路,在端口处外加一电源 u ,产生电流 i ,则
式中, u 并不一定是给出确定的值,只要找出 u 与 i 的关系即可。
例:求解下列含源一端口网络的戴维宁等效电路。 (1)求开路电压
错误 !
图 2— 1(a ) 图 2— 1(b )
如图(a )所示,端口断开,以 b 点为参考节点,由节点电压法列点 a , c 的 KCL 方程如下:
联立,可得:
(2)求短路电流
如图(b )所示,端口短路,以 b 点为参考节 点,由节点电压法列节点 a , c 的 KCL 方程如 下:
联立,可得:
戴维南等效电路如下图所示:
错误 ! 图 2— 2
三、 仿真设计步骤:
1. 根据题目要求设计电路;
2. 对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算;
3. 对设计的电路用软件进行仿真模拟;
4. 观察仿真结果,与理论值进行比较;
5. 对结果进行分析,作出小结。
四、仿真实验电路及仿真结果
仿真电路图如下所示:
图 2— 3
图 2— 4
仿真实验所得开路电压; ;
均与理论值相等;
五、设计小结
(1)通过仿真再一次验证了戴维南定理的准确性,加深了对其的理解,对我们在以后 的学习中会更有帮助的。
(2)在连接各个电路元件的时候注意其正负,否则会导致数据错误。
(3)通过该实验,锻炼了我分析问题、解决问题的能力,让我进一步熟练掌握了用 Multisim11.0获取某电路元件的某个参数,并将结果与理论分析课程和实验课程所阐述的原 理与概念进行对比,从而加深对电路知识的认识。
实验三 叠加定理的验证
一、电路课程设计目的
(1)验证线性电路叠加定理的正确性。
(2)学习使用 Multisim 仿真软件进行电路叠加定理模拟。
(3)加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识理解及应用。
二、仿真电路设计原理
叠加原理指出, 在有多个独立源共同作用下的线性电路中, 通过每一个元件的电流 或其两端的电压, 可以看成是由每一个独立源单独作用是在该元件上所产生的电流或电压的 代数和。
本次设计的电路图如图所示:
图 3— 1
1)当 2V 电压源单独作用时:
图 3— 2
由上述电路图得:
2) 当电流源独立作用时:
图 3— 3
由电路图得: KCL
KVL 得
得:
根据叠加定理得
三、仿真实验内容与步骤
(1)由 2V 电源单独作用,记录下电压;
(2)由 1A 电源单独作用,记录下电压;
(3)两个电源共同作用,记录电压;
(4)分析以上记录的数据,且与理论值进行比较,分析数据。 叠加定理验证实验原理仿真图如下:
1)当独立电压源作用时:
图 3— 4
2)当独立电流源作用时:
图 3— 5
3) 当二者共同作用时:
图 3— 6
仿真实验符合电路叠加定理,即验证了叠加定理的正确性,而且,仿真实验中得到的值 与理论计算值完全相等,可认为误差接近零。
四、 实验注意事项
1)在仿真实验中,要注意右上角的开关按钮,在每次改动时,要关闭开关。
2)要正确理解独立的含义。当独立电压源作用时,电流源断路;当独立电流源作用时,电 压源短路。并且当含有受控源时,受控源不能独立作用,始终保持在电路中。
3)叠加时,要注意电压或电流的方向,一致取正号,相反取负号。
4)叠加定理只适用于线性电路求电压和电流,不适用于非线性电路。
五.仿真小结
叠加定理是线性电路重要定理之一,是分析线性电路的基础。但是如果在含有多个独立 电源的电路中, 容易遗留。 并且将电流源短路、 电压源断路者不乏少数, 所以很少得到应用, 但是通过动手测试,将会更好的记住每一步骤。加深对其了解,更加容易运用以后。
实验四 正弦交流电路——谐振电路的仿真
一、 电路课程设计的目的
(1)设计仿真电路,加深理解电路发生谐振的条件、特点;
(2)验证 RLC 串联谐振电路的谐振条件;
(3)学习使用 Multisim 仿真软件进行仿真。
二、 实验原理说明:
如下图 3— 1所示的 RLC 串联电路,发生谐振时,具有以下特点:
图 4— 1
(1) 谐振频率
发生谐振时满足,则 RLC 谐振角频率为:
从这个式子可以看出调节 L 、 C 的任一参数,只要满足上述关系,就会发生谐振。可见谐振 频率仅与 L 、 C 有关。
(2) 复阻抗
可见当谐振的复阻抗的模最小, 。
(3)特性阻抗和品质因数 Q
仅与电路参数有关。
Q 反映电路选择性能好坏的指标,也仅与电路参数有关。
(4)弦振电流
大小 I=,可见谐振时电流最大。
例:
图 4— 2
当频率,
电路总电阻
则复阻抗值虚部为 0,外电阻对外呈现电阻性,发生串联谐振。 三、 仿真设计步骤:
1. 根据题目要求设计电路;
2. 对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算;
3. 对设计的电路用软件进行仿真模拟;
4. 观察仿真结果,与理论值进行比较;
5. 对结果进行分析,作出小结。
四、仿真实验电路及仿真结果
仿真电路图如下所示:
错误 !
图 4— 3
仿真结果如下:
图 4— 5
由电源两端电压及电流的波形图可得出结论:在此频率下,电源两端电压及电流的相位差 为 ,所以,电路发生串联谐振,与理论结果一致。
五、仿真实验小结
(1)谐振电路本来不是特别难,但我在这一个实验仿真过程中却 遇到了困难:第一次 做谐振电路的仿真实验时,示波器调试结果显示电源两端电压及电流的相位差为 ,在同学 帮助下我发现了我的错误:示波器两端接反了,导致方向相反,经过纠正, 最终我顺利完成 了实验。
(2)谐振时,电流最大,改变 L 、 C 的值不影响电流的大小。
(3)谐振时电压和电流的相位差为零。
(4)由于示波器不能分析电流,所以在用示波器分析电流时,我们要用一个电流控制的电 压源来替代,或者直接测相关电阻的电压来反映所需电流的波形情况。
实验五 三相电路的仿真实验
一、 电路课程设计的目的
(1)熟练掌握三相电路的特点以及电源和电压的三角形和星形变化之间的关系;
(2)通过模拟实验验证二瓦特计法测量三相电路的有功功率,加深对于三项电路的理解和 巩固如何测量三相电路的有功功率 ;
(3)进一步强化学习 Multisim 仿真软件的使用,锻炼自学能力,实践能力。
二、 实验原理及实例
对称三相电路:由三相交流电源供电的电路。简称三相电路。 3个频率相同、振幅相同、相 位互差 120°的正弦电压源所构成的三相电源供电并且负载也为对称三项负载的电路成为 对称三相电路。
三相负载连接:
星形连接时,线电流等于相电流,线电压是相电压的倍,相位超前相电压;
三角形连接时,线电压等于相电压,线电流是相电流的倍,相位滞后相电流。
二瓦特计法:在一个三相系统中 , 任何一相都可以成为另一相的参考点 (或基准点 ) 。如果将 三相中的某一相作为参考点,就可以用两只瓦特计测量整个三相系统的功率。
仿真实验原理电路:
如右图,已知的读数为 219.915W,
的读数为 308.065W, 求电路中的有功功率。
理论计算过程:
由题目及由图可知,作为基准点所在电流,为典型的二瓦特计法测功率,
因为:
则根据公式:
图 5— 1
三、 仿真设计步骤:
1. 根据要求设计电路;
2. 对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算;
3. 对设计的电路用软件进行仿真模拟;
4. 观察仿真结果,与理论值进行比较;
5. 对结果进行分析,作出小结 。
四、仿真实验电路及仿真结果
1、两表法侧功率的仿真电路图如下所示:
错误 !
图 5— 2
如图,功率表 1,3为两表法测三相电路电功率,功率表 2测对称三相电路中一相的功率; 三个功率表的读数分别如下:
错误 ! 错误 ! 错误 !
图 5— 3
1)量表法测出该电路的有功功率:
2)由功率表 2的测量结果可得,电路的有功功率:
3)实验结果与误差分析:
在这次模拟实验中,通过测量三相电路的有功功率,验证了两表法测功率的准确性,从 数据上来看,存在着±0.01的误差,但考虑到在数据处理过程中,对 P 存在着“四舍五入” 的化简情况,而且误差在允许范围之内,所以依然可以验证出二瓦特计法侧功率的正确性。 2
、三角形连接时,验证三角形连接时,线电压等于相电压,线电流是相电流的倍,相位滞 后相电流,设计仿真电路图如下:
图 5— 4
由电路图易得线电压等于相电压, 如图用示波器分别测出相电流和线电流,
得到如下所示波 形:
图 5— 5
通道 A 为线电流波形,通道 B 为相电流波形,由波形图可得,线电流滞后相电流
时,线电流达到峰值,为 5.088,则 时,相电流达到峰值,为 2.937,则
则
三角形连接时,线电压等于相电压,线电流是相电流的倍,相位滞后相电流这一结论得 到验证。
五、仿真实验小结
(1)通过本次试验,我加强了对三相电路的结构以及如何利用功率表测量有功功率的记掌 握,而且在实验中了解掌握了功率表接法。
(2)这一个简单实验让我对这一款软件更熟悉。
(3)如果将仿真实验电路改成星形负载,我们也可以通过将三角形负载转化成星形负载来 仿真,其结果应该是一致的。
实验六 含受控源的 RL 电路响应的研究
一、 实验目的
1、熟悉含受控源的 RL 电路的特点及分析方式,加深对其的理解和认识;
2、学习使用 Multisim 软件对电路模型进行仿真,仿真分析一阶 RL 电路的响应及其波形 二、 实验原理及实例
当电路中含有储能元件, 即电感和电容元件, 这类元件的电压和电流关系是微分、 积分 关系而不是代数关系, 因此根据基尔霍夫定律和元件特性方程所列写的电路方程, 是以电流 或电压为变量的微分方程。 这类元件称为动态元件, 只含一个动态元件的电路称为一阶电路。 三要素法能快速的求出直流一阶电路的响应。对于 RL 一阶电路:
是换路后电感元件所接的电阻性的有源一端口网络的戴维宁等效电阻。是相 应的稳态值 , 是响应的初始值 。
例:如图所示的电路中, 已知该电路为零状态响应, 求其电感电流及电压并 用 Multisim 软件观察电感电流及电压的波形。
图 6— 1
理论分析:求换路后电感元件所接的电阻性的有源一端口网络 (如右上图所示 ) 的戴维宁 等效电阻。
三、 仿真设计步骤:
1. 根据题目要求设计电路;
2. 对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算;
3. 对设计的电路用软件进行仿真模拟;
4. 观察仿真结果,与理论值进行比较;
5. 对结果进行分析,作出小结。
四、 仿真实验结果
如图所示,设计仿真电路:
图 6— 2
仿真结果如下波形图所示, 仿真波形与计算表达式基本相符。 电感电流由零上升至平稳, 电感电压在 0时刻越变为最大后慢慢衰减至零。
图 6— 3
五、 仿真实验小结
1、熟练了仿真软件的使用;
2、通过对含受控源的 RL 一阶电路的瞬变分析,熟悉了一阶电路的三要素求法;
3、通过软件的仿真分析,学会了用 Multisim 软件分析一阶电路,并学会了用软件的分 析方法来分析波形, 分析方法简单方便, 并且可以观测多组数据, 是仿真观察电路波形的很 好的工具。
4、锻炼了动手实践和独立思考的能力。
实验七 含有耦合互感的电路的仿真实验
一、电路课程设计目的
(1)了解耦合互感电路的特点以及耦合互感电路的计算 ;
(2)通过模拟实验验证含有耦合互感的电路的消去,加深对互感消去法的理解和巩固; (3)进一步强化学习 Multisim 仿真软 件的
使用,锻炼自学能力,实践能力。
二、实验原理及实例
1、 互感系数:M12和 M21称为互感系 数 (简 称互感) 。运用电磁场的知识可以证明: M12 =
M21。统用符号 M 来表示,单位为 H (亨) , M 恒取正值。 2、互感线圈的伏安关系 根据: 可得:
耦合电感的电压是自感电压和互感电压相叠加的结果。其中, 互感电压的“ ±”由线圈的同 (异)名端决定。通常在线圈的端子上标以星号“ *”用以表示线圈的绕向。星号的标法是:当两线圈的电流都从星号端流入(流出)线圈时,两线圈的磁通是加强的。即,带有星号的 一对端子为耦合电感线圈的同名端。 3、耦合电感的并联
I 2
图 7— 1
图 (a)同侧并联(同名端相联) 图 (b)异侧并联(异名端相联) : 4、互感消去法
j ωL 2 I 2
2
2图 7— 2
例 如图(a )所示具有互感电路的电路中, ,求:(1)电流; (2)电压;
错误 ! 错误 !
图 (a) 图(b )
图 7— 3
解:(1)电路中两耦合线圈为异侧连接,消去互感后电路如图(b )所示,此时电路的复阻 抗为:
(2)由于消去互感后, A 、 B 之间增加了新的节点,所以电压
三、 仿真设计步骤:
1. 根据题目要求设计电路;
2. 对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算;
3. 对设计的电路用软件进行仿真模拟;
4. 观察仿真结果,与理论值进行比较;
5. 对结果进行分析,作出小结。
四、仿真实验电路及仿真结果
1、通过仿真电路测出
仿真电路图如下所示:
图 7— 4
仿真结果如下:
图 7—
5
(1)电压的有效值:
时,通道 A ,即 AB 端电压达到峰值, 则
(2)电压的相位:
由仿真实验结果可得, ,
则
可得
2、通过仿真电路测出
仿真电路图如下所示:
图 7— 6 仿真结果如下:
图 7— 7
(1)电压的有效值:
时,通道 A ,即干路电流值达到峰值,
则
(2)电压的相位:
有仿真结果可得:,
可得
3、实验结果与误差分析:
通过仿真实验得出结果与理论值相比, 从数据上来看, 存在着±0.01的误差,但考虑到 在数据处理过程中,存在着“四舍五入”的化简情况,而且误差在允许范围之内,仿真实验 得出结果与理论值在误差范围内相等,验证了对电感的消去的正确性。
五、设计总结
(1)通过本次实验,加强我对含有耦合电路的结构及原理的掌握,
(2)该仿真实验验证了互感消去法的正确性;
(3)这一个实验让我掌握了如何使用示波器测出正弦交流电路的电流电压有效值及相位, 让我能越来熟练地使用这一款仿真软件。
(4)该实验过程有些繁琐,用示波器测电流、电压时,需要有足够的耐心,只有通过精细 地调节才能测出更精确的数据,我不断克服困难,最终顺利完成实验。
实验八 二阶电路零输入响应的三种状态轨迹
——欠阻尼、过阻尼、临界阻尼
一、 实验目的
1、熟悉二阶电路响应的三种状态轨迹的发生条件及其分析方式,加深对其的理解和认识;
2、学习使用 Multisim 软件对电路模型进行仿真设计,并将结果与理论分析课程和实验课程 所阐述的原理与概念进行对比,从而加深对电路知识的认识。
二、 实验原理及实例
二阶电路是含有两个独立储能元件的电路。电磁过程的基本形式有两种类型:电阻数 值较大, 、 i 等电路变量类似一阶电路零输入响应单调下降;电阻值小于某一数值, 、 i 等会 发生周期性振荡变化,这是由 L 和 C 元件之间的电磁能量交换所引起的,也是一阶电路的 暂态过程所没有的。
,
。 (1) R=2.5; (2) R=2; (3) R=1。 分别求在上述电阻式电路中的电压和电流 i 。
图 8— 1
分析过程如下:
(1) R=2.5时,过阻尼状态
(2) R=2, 临界阻尼状态。
(3) R=1,欠阻尼状态,振荡放电过程
三、 仿真设计步骤:
1、根据电路设计题目要求设计电路;
2、用 visio 做出电路原理图并对其进行理论计算分析;
3、根据电路模拟图在电路仿真软件上做出仿真模型,通过示波器分析电容电压和电流变化 过程,进行电路仿真;
4、将测量的结果与理论计算值进行比较,对仿真结果进行分析;
5、做出实验小结
四、 仿真实验结果
如图所示,设计仿真电路
图 8— 2
R=2.5时,过阻尼状态波形如下所示:
图 8— 3
当将 R 值换成 2时, ;临界阻尼波形图如下
图 8— 4
当将 R 值换成 1时,欠阻尼振荡放电波形图如下:
图 8— 5
图中蓝色为电感电流波形轨迹,红色为电容电压波形轨迹。过阻尼与临界阻尼均为非振 荡放电过程, 最后都衰减至零, 第三个图为欠阻尼震荡过程, 在震荡过程中电容周期性的充 放电, 电感周期性的吸收和放出能量, 由于电阻的存在, 电磁能量不断消耗, 震荡慢慢衰减。 从图中可以看出波形周期衰减的趋势。符合理论分析。
五、 误差分析及小结
1、 由波形可以看出仿真结果与理论结果基本符合, 验证了理论的正确性。 由于示波器的 显示有限,震荡放电过程的波形不是很明显,但仍能看出其变化的趋势;
2、实验过程中应注意示波器要接地,否则会影响仿真的正确性;
3、 由仿真实验加深了对二阶电路三种状态及其分析方法的理解, 对二阶电路的运行及其 结果特点更加熟悉;
4、熟悉了用 Multisim 软件的使用,熟练了用软件仿真模拟结果的方法;
5、锻炼了动手能力和分析和解决问题的能力,受益匪浅。
实验九 二端口电路的仿真设计与分析
一、 实验目的
1、加深理解二端口网络的基本理论;
2、掌握直流二端口网络传输参数的测量方法;
3、掌握二端口连接特别是级联的连接方式和特点;
4、学习使用 Multisim 软件对电路模型进行仿真设计,与理论知识做对比从而加深对电路知 识的认识。
二、 仿真电路设计原理
对于任何一个线性网络,我们所关心的往往只是输入端口和输出端口的电压和电流之 间的相互关系,并通过实验测定方法求取一个极其简单的等值双口网络来代替原网络。 一个二端口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系,可以用多种形式的参数方 程来表示,最常用的为 Z,Y ,H 三种参数。
Z 参数的传输方程为 Y 参数的传输方程为 T 参数的传输方程
Z 参数测量方法 Y参数测量方法 T参数测量方法
例:下图 a 所示的二端口网络, , 用上表所列的测量方法分别测量该二端口网络的 Z, T 参数 , 并验证 a , b 级联后 T 参数的关系。
(a) (b)
图 9— 1
a 图的理论分析如下:
得到 :
b 中有
两者级联后 T 参数应有总的 T 参数等于两者 T 参数之积
三、 仿真设计步骤:
1、根据电路设计题目要求设计电路;
2、用 visio 做出电路原理图并对其进行理论计算分析;
3、根据电路模拟图在电路仿真软件上做出仿真模型,进行电路仿真,测量参数数值并验证 及级联参数特点;
4、将测量的结果与理论计算值进行比较,对仿真结果进行分析;
5、做出实验小结
四、 仿真实验结果
仿真实验结果如下:
DC 10MOhm
图 9— 2
DC 10MOhm
图 9— 3
DC 10MOhm
图 9— 4
对于 b 图
图 9— 5
图 9— 6
两者级联后,仿真如下 :
图 9— 7
图 9— 8
与理论值比较可知, 仿真结果与理论值相比较, 基本一致。 所以验证了用这种测量法可 以求出二端口电路的参数, 该仿真也验证了级联时 T 参数是原来两二端口网络 T 参数的乘积。
五、 误差分析及小结
1、从上仿真可看出实验结果与理论值存在误差,但误差非常小,说明这种求参数的方法是 非常可靠的;
2、仿真的过程中必须接地,是仿真过程中应该注意的;
3、仿真的过程中应认真仔细,不能写错物理量;
4、通过仿真熟悉了二端口网络的参数及其性质,学会了实验分析二端口网络参数的方法, 拓展了我们的思路;
5、通过实验加深了对该部分知识的理解,受益匪浅。
范文二：仿真实验报告
系统工程仿真实验报告
实验一:基于 VENSIM 的系统动力学仿真
一、实验目的
VENSIM 是一个建模工具,可以建立动态系统的概念化的,文档化的仿真、分析和优化 模型。 PLE (个人学习版)是 VENSIM 的缩减版,主要用来简单化学习动态系统,提供了一 种简单富有弹性的方法从常规的循环或储存过程和流程图建立模型。本实验就是运用 VENSIM 进行系统动力学仿真,进一步加深对系统动力学仿真的理解。
二、实验软件
VENSIM PLE
三、原理
1、在 VENSIM 中建立系统动力学流图;
2、写出相应的 DYNAMO 方程;
3、仿真出系统中水准变量随时间的响应趋势;
四、实验内容及要求
某城市国营和集体服务网点的规模可用 SD 来研究。 现给出描述该问题的 DYNAMO 方 程及其变量说明。
L S ·K=S·J+DT*NS·JK
N S=90
R NS ·KL=SD·K*P·K/(LENGTH-TIME·K)
A SD ·K=SE-SP·K
C SE=2
A SP ·K=SR·K/P·K
A SR ·K=SX+S·K
C SX=60
L P ·K=P·J+DT*NP·JK
N P=100
R NP ·KL=I*P·K
C I=0.02
其中:LENGTH 为仿真终止时间、 TIME 为当前仿真时刻,均为仿真控制变量; S 为个 体服务网点数 (个 ) 、 NS 为年新增个体服务网点数 (个 /年 ) 、 SD 为实际千人均服务网点与期望 差 (个 /千人 ) 、 SE 为期望的千人均网点数、 SP 为的千人均网点数 (个 /千人 ) 、 SX 为非个体服 务网点数 (个 ) 、 SR 为该城市实际拥有的服务网点数 (个 ) 、 P 为城市人口数 (千人 ) 、 NP 为年新 增人口数 (千人 /年 ) 、 I 为人口的年自然增长率。
要求:在 VENSIM 中建立相应的系统动力学流图和 DYNAMO 方程,进行仿真。
五、实验结果
1、请将 VENSIM 中建立的系统动力学流图拷贝如下:
2、画出系统中水准变量随时间的响应趋势。
P
800
600
400
200
0P : Current
S
2,000
1,500
1,000
500
S : Current
实验二:基于 EXCEL 的随机存储系统仿真
一、实验目的
理解构建仿真模型的步骤; 学习利用 Excel 中的 RAND 函数产生随机数, 利用 VLOOKUP 函数找出对应的需求;熟悉应用仿真模型解决库存管理问题;了解利用 Excel 软件进行仿真 的优缺点。
二、实验软件
MICROSOFT Excel
三、实验内容及要求
马克是一家五金商店的店主, 他想为电钻制定一种优良的低成本的存货策略。 电钻的日 需求相对比较低,但同时也比较容易受到变动的影响。在过去的 300天里,马克观察到的 销售量如表所示。
表 1 电钻日需求的概率和随机数区间
当马克通过订货来补充存货时,货物的发送往往会有 1-3天的延时。以往接受 50笔订 单所耗费的天数如表 2所示。如果订货提前期为 1天,货物是在第二天晚间送达。
表 2 再订货的订货提前期概率和随机数区间
马克想要模拟的第一种存货策略是订货量为 10,再订货点为 5,且考虑在途货物数量, 上一订单未到货时不连续订货。假设期初的库存量为 10台。电钻的每笔订货成本为 10美 元,存储电钻每台每天 5美分,缺货成本每次 6美元。将仿真过程填写在表 3中,并计算 该存货策略的总成本。
表 3 五金商店存货仿真
四、实验步骤
1、定义问题。
2、定义可控和不可控的输入变量。可控变量为订货点和订货量,不可控变量为日需求和订 货提前期。
3、建立仿真模型。
4、 实现仿真。 假设期初的库存量为 10台, 订货量为 10台, 再订货点为 5台, 利用 Excel RAND()函数生成随机数,将仿真过程记录于表 3中。
5、检验结果。对 30天的期间进行仿真,计算订货成本、储存成本、缺货成本以及总的库 存成本,并给出更好的订货策略建议。 五、实验结果 1、参数设置的截图:
需求概
率
下限 上线 取值
0.05 0 0.05 0
0.1 0.05 0.15 1 0.2 0.15 0.35 2 0.4 0.35 0.75 3 0.15 0.75 0.9 4 0.1 0.9 1
5
提前概
率
下限 上线 天数
0.2 0 0.2 1 0.5 0.2 0.7 2 0.3 0.7 1 3
订货量 再订货点
9 5
2、请将仿真界面的截图拷贝如下:
3、更好的订货策略建议。 1增加订货量
2降低在订货点
范文三：仿真实验报告
南 湖 学 院
仿真实验设计报告
专 业 ： 电子信息工程
班 级 ：
姓 名 ：
学 号 ：
指导教师：
日 期：
一、实验前沿
1、了解multisim 仿真软件基本操作和分析方法；
2、multisim 仿真软件的使用。
3、实验目的：基于multisim 数字电路仿真实验；
二、仿真软件介绍
Multisim是美国国家仪器（NI ）有限公司推出的以Windows 为
基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包
含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富
的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电
路进行仿真。Multisim 提炼了SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师
无需懂得深入的SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的
设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim 和虚拟仪器技术，
PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与
仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。特点如
下：
（1）可以根据自己的需求制造出真正属于自己的仪器；
（2）所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件电路上;
（3）所有硬件电路产生的结果都可以输回到计算机中进行处理和分
析。
三、实验要求
已知共射-共基串联差分放大电路，所有BJT 均选择2N2222（NPN
型硅管）模型（β最大值为255.9），稳压管选用D1N750（V Z =）4.7v 。
用SPICE 程序分析：1. 电路的Q 点分析；2. 当温度从0℃~80℃变化时
T 1~T4的I C 及V CE 的变化情况；3. 设置AC Sweep 分析；4. 设置Time
Domain 分析。
三：实验步骤
（一、）启动Multisim 12.0。
（二、）画电路图：
图 1 共 射 — 共 基 串 接 差 分 放 大 电 路
在仿真程序中新建一个仿真项目, 画出电路并设置好各元器件和
信号源的参数，再进行各项指标分析。
1）、电路Q 点的分析。设置Bias Point 分析，在输出文件中可以得
到如下结果：
图2
2）、当温度从0度~80度变化时T 1~T 4的I c 及Vce 的变化情况。设置
DC Sweep分析，设定起始温度、终止温度及步长。采用温度扫描分
析（Temperature Sweep ?），可以同时观察到在不同温度条件下的
电路特性，相当于该元件每次取不同的温度值进行多次仿真。可以通
过“温度扫描分析”对话框，选择被分析元件温度的起始值、终值和
增量值。仿真后得到T 1~T 4的I c 及Vce 的变化情况如下图3所示：
图3
4）、将电路重新改为差模信号输入方式，设置AC Sweep 分析，仿真
后得到如图4所示的幅频响应（横坐标为频率，纵坐标为增益分贝
数）。其A v =40.113dB,带宽BW 约为39.349MHZ 。
没有共基电路（去掉T 3、T 4）时，共射差分式放大电路的幅频响
应如图6所示。其A v =39.639dB,带宽BW 约为16.761MHZ 。可见在增
益相近的情况下，带宽明显减小。
用于分析电路的频率特性。需先选定被分析的电路节点，在分析
时，电路中的直流源将自动置零，交流信号源、电容、电感等均处在
交流模式，输入信号也设定为正弦波形式。若把函数信号发生器的其
它信号作为输入激励信号，在进行交流频率分析时，会自动把它作为
正弦信号输入 。去掉T 3、T 4）时电路如下图5：
图5
图6
5）设置Time Domain(时域分析) ，得到输入、输出波形分别如下图7
所示。从图中看出，V 02与V 1同相、V 01与V 1反相，双端输出的波形是
以横轴对称的。
四．心得体会 通过此次仿真实验的学习，让我学习到很多，懂得如何使用软件，
如何用此软件作图。
在做这个实验的时候虽然每个步骤书上都已经给出了，但由于自
己的粗心，还是出现了很多问题，比如画第一个原理图的时候把与信
号源连接的电容和三级管之间的节点给忽略了，结果得出是输入/输
出波形有很大的问题，后来还是同学帮忙指出了这个问题，才能使实
验顺利进行下去；还有，连线的时候，线不能穿过元件，不然就对后
面的波形图产生影响。通过这个我理解了再一次有了粗心的教训。
通过这个实验就让我学习到了这些实验，我相信通过以后的实验
会让我学习更多，所以在以后的实验中我会更专心，更细心。
范文四：EDA仿真实验报告
EDA 仿真实验报告
院系：电信学院学号：姓名：
实验四、组合逻辑电路仿真实验
一、
组合逻辑电路分析仿真实验
将所得真值表填入表格1
最简逻辑函数表达式
依据真值表和逻辑函数表达式分析该逻辑电路的逻辑功能
二、 组合逻辑电路设计仿真实验
设计一个燃油锅炉报警逻辑电路：燃油喷嘴处于开启状态时，如果锅炉水温或者烟道温度过高则发出报警信号。
1、 根据实际问题，进行逻辑抽象，确定输入变量和输出变量，并进行逻辑赋值。 2、 在逻辑转换仪上列真值表并求出最简表达式。 3、 利用真值表求得逻辑电路图。 4、 验证逻辑是否正确。 ①
油嘴状态：1开启0关闭 报警信号：1报警0不报警 锅炉水温：1高0低 烟道温度：1高0低
真值表
②
③
三、
常用组合逻辑电路部件功能测试仿真实验
1、 编码器逻辑功能仿真实验
集成8线-3线优先编码器真值表：
分析验证集成8线-3线优先编码器的逻辑功能
2、译码器逻辑功能仿真实验 2.1 3-8译码器逻辑功能仿真
字产生信号发生器 逻辑显示器 （1）真值表
（2）逻辑分析仪工作波形
分析验证集成3-8译码器的逻辑功能
2.2七段显示译码器逻辑功能仿真
真值表
3、数据选择器逻辑功能仿真实验
真值表
分析验证8选1数据选择器74LS151D 的逻辑功能
实验五、时序逻辑电路仿真实验
实验目的：
1、掌握常用触发器的逻辑功能和时序特性。
2、掌握利用Multisim 仿真软件进行时序逻辑电路仿真分析的一般方法。 3、掌握计数器的工作原理 ，掌握中规模集成计数器的逻辑功能及应用。 4、掌握计数器的级联方法，并会用中规模集成计数器设计任意进制的计数器。
实验内容：
一、 JK 触发器逻辑功能仿真实验
1、异步置位(PR)和异步复位(CLR)功能测试
2.5 V
JK 触发器测试
2、
2.5 V
二、D 触发器逻辑功能仿真实验（选作）
在仿真工作区搭建下图仿真电路, 根据输出端的状态和逻辑分析仪输出的触发器工作波形，分析D 触发器逻辑功能。
CP
Q
Q'
三、集成计数器应用设计仿真实验 1、
采用集成同步十进制计数器74LS160，与非门74LS00D ，一个带译码的显示数码管DCD_HEX,分别用反馈清零法和置数法设计设计模为7的计数器，并且接上逻辑分析仪，便于观察时序逻辑。比较两种电路计数的异同。
反馈清零
反馈置零
2、
采用两片集成同步十进制计数器74LS160级联设计一个24进制的加法计数器。要求使用串行进位的方式和并行进位的方式两种方法分别设计，输出用带译码的显示数码管DCD_HEX显示。
并行进位
串行进位
3、
用二进制同步计数器74LS161两个，逻辑门若干，要求将1KHZ 的信号分别10分频、100分频，并用逻辑分析仪显示原始信号和各分频信号。（计数器应用扩展训练，选作）
实验六、集成运算放大器虚拟仿真
实验目的：
1、掌握用集成运算放大器组成的比例、加法、积分电路的特点及性能，掌握比例、积分电路的测试和分析方法；
2、掌握基于集成运算放大器的过零比较电路的特点。
实验内容：
1、反相比例放大器比例运算验证。
反相比例放大器输出电压
思考：1）调整负载R4对比例运算的影响。 2）调整输入信号对比例运算的影响。 3）调整R1和R2对比例运算的影响。
2、用3554AM 设计一个加法器。设计要求：
满足u o =-3(2u 1+u 2) ，输入信号u 1，u 2都是频率为1KHZ 的正弦信号，幅度分别为100mV 和200mV ，观察输出是否满足要求。
满足u o =0. 2u 1-10u 2+1. 3u 3，输入信号u 1，u 2，u 3都是频率为1KHZ 的正弦信号，幅度分别为100mV ，200mV 和200mV ，观察输出是否满足要求。（选作）
3、用3554AM 设计一个反相积分器。设计要求：
1）时间常数为2ms ，输入信号为方波，频率为1KHZ ，幅度为6V ，观察输出信号的波形和幅度。
2）改变积分器的时间常数，使之增大或者减小，观察输出波形幅度的变化及失真情况。
思考：1）反相运算电路中反馈电阻的变化对运算器的闭环电压增益有何影响。 2）实际应用中，积分器的误差与哪些因素有关。
4、用运放741设计一个过零比较电路。设计要求：
稳压管选用1Z6.2, 输入信号为幅值为1V ，频率为500HZ 的正弦波，通过示波器观察过零比较电路输出波形。
范文五：MATLAB仿真实验报告
实验三 PID控制仿真实验
一、实验目的
1(掌握MATLAB 6.5软件的使用方法。
2(完成直流伺服电机PID典型控制系统结构图设计及调试。 二、实验内容
1(熟悉MATLAB 6.5软件各菜单作用。
2(完成直流伺服电机PID典型系统结构图设计并调试成功。 三、实验设备
微型计算机 1台
四、实验步骤
1(双击桌面MATLAB 6.5 快捷图标，进入MATLAB仿真环境。 2(单击菜单simulink 选项，进入其界面。单击file –new-- model
进入新建文件界面。
3(在新建文件界面中，通过simulink 选项的下拉菜单中选择仿真需要的函数及器件，组成仿真系统结构图。
4(仿真调试:鼠标单击“黑三角”图标，再双击“SCOPE”示波器，即可显示仿真结果。
5(改变参数，观察调试结果。
五、实验报告要求
1(写出实验具体过程。
2(画出仿真结果图和仿真系统结构图。
实验四 直流电机双闭环系统仿真实验
一、实验目的
1(掌握MATLAB 6.5软件的使用方法。
2(完成双闭环典型系统结构图设计及调试。 二、实验内容
1(熟悉MATLAB 6.5软件各菜单作用。
2(完成PID典型系统结构图设计并调试成功。 三、实验设备
微型计算机 1台
四、实验步骤
1(双击桌面MATLAB 6.5 快捷图标，进入MATLAB仿
真环境。
2(单击菜单simulink 选项，进入其界面。单击file new
model进入新建文件界面。
3(在新建文件界面中，通过simulink 选项的下拉菜单中选择仿真需要的函数及器件，组成仿真系统结构图。 4(仿真调试:鼠标单击“黑三角”图标，再双击“SCOPE”示波器，即可显示仿真结果。
5(改变参数，观察调试结果。
五、实验报告要求
1(写出实验具体过程。
2(画出仿真结果图和仿真系统结构图。
实验五 直流电机控制模型仿真实验 一、实验目的
1(掌握MATLAB 6.5软件的使用方法。
2(完成直流电机仿真系统结构图设计及调试。 二、实验内容
1(熟悉MATLAB 6.5软件各菜单作用。
2(完成直流电机仿真系统结构图设计并调试成功。
三、实验设备
微型计算机 1台
四、实验步骤
1(双击桌面MATLAB 6.5快捷图标，进入MATLAB仿真环境。
2(单击菜单simulink 选项，进入其界面。单击file new
model进入新建文件界面。
3(在新建文件界面中，通过simulink 选项的下拉菜单中选
择仿真需要的函数及器件，组成仿真系统结构图。
4(仿真调试:鼠标单击“黑三角”图标，再双击“SCOPE”
示波器，即可显示仿真结果。
5(改变参数，观察调试结果。
五、实验报告要求
1(写出实验具体过程。
2(画出仿真结果图和仿真系统结构图。
实验六 交流电机控制仿真实验
一、实验目的
1(掌握MATLAB 6.5软件的使用方法。
2(完成交流电机仿真系统结构图设计及调试。
二、实验内容
1(熟悉MATLAB 6.5软件各菜单作用。
2(完成交流电机仿真系统结构图设计并调试成功。
三、实验设备
微型计算机 1台
四、实验步骤
1(双击桌面MATLAB 6.5快捷图标，进入MATLAB仿真环境。 2(单击菜单simulink 选项(带颜色图标)，进入其界面。 单击file new model进入新建文件界面。
3(在新建文件界面中，通过simulink 选项的下拉菜单中选择仿真需要的函数及器件，组成仿真系统结构图。
4(仿真调试，观察调试结果。
五、实验报告要求
1(写出实验具体过程。
2(画出仿真结果图和仿真系统结构图。
六、仿真系统结构图部件及函数参数选择参考
1(直流电源 400V
2(Universal Bridge (IGBT)
3, ---output---, 1e 5 ,inf, IGBT/diodes , 1e-3,[0
0],[1e-6,2e-6],None。
3(Discrete PWM Generator
3-arm -----,1080,50e-6,?,0.4,60,0。
4(Asynchronous Machine SI Uunits
Wound,stationary,[3*746,220,60],[0.435,2.0e-3],[0.816,
2.0e-3],
69.31e-3,[0.089 0 2],[1,0 0,0,0 0,0,0]。 5(Machines Measurement Demux
Asynchronous, 选项 正1，倒数2 3。
6(Fcn { f(u) }
3.34e-4*u^2
7(Bus Bar(thin vert) 3 0
8(Scope
4, 0.05,bottom axisonly,Decimation 1。
实验七 电力系统仿真实验
一、实验目的
1(熟悉并掌握MATLAB 6.5软件使用方法。
2(完成电力系统滤波器的设计及调试。
二、实验内容
设计滤除5次谐波的滤波电路。
三、实验设备
1(微型计算机 1台
2(MATLAB软件
四、实验步骤
1(双击桌面MATLAB 6.5快捷图标，进入MATLAB仿真环境。
2(单击菜单simulink 选项(带颜色图标)，进入其界面。 单击
file new model进入新建文件界面。
3(在新建文件界面中，通过simulink 选项的下拉菜单中选择仿
真需要的函数及器件，组成仿真系统结构图。
4(仿真调试，观察调试结果。
五、实验报告要求
1(写出实验具体过程。
2(画出仿真结果图和仿真系统结构图。
