multisim 电路仿真 课程设计.doc

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1、4.1仿真设计1、用网孔法和节点法求解电路。如图4.1-1所示电路：EMBEDEquation.DSMT4_+_+图4.1-1i（a）用网孔电流法计算电压u的理论值。（b）利用multisim进行电路仿真，用虚拟仪表验证计算结果。（c）用节点电位法计算电流i的理论值。（d）用虚拟仪表验证计算结果。解：电路图：（a）i1=2解得i1=25i2-31-i3=2i2＝1i3=-3i3=-3u=2v（b）如图所示：（c）列出方程4/3U1-U2=2解得U1＝3vU2=2v2U1-U2=2i=1A结果：计算

2、结果与电路仿真结果一致。结论分析：理论值与仿真软件的结果一致。2、叠加定理和齐次定理的验证。2Ω1Ω2Ω4Ω2A3u+4V-+u-图4.1-2如图4.1-2所示电路：(a)使用叠加定理求解电压u的理论值；(b)利用multisim进行电路仿真，验证叠加定理。(c)如果电路中的电压源扩大为原来的3倍，电流源扩大为原来的2倍，使用齐次定理，计算此时的电压u；(d)利用multisim对（c）进行电路仿真，验证齐次定理。电路图：（a）I1=27I2-2I1-I3=03I3-I2-2I4=0解得U1=7（

3、V）I4=-3U1U1=2（I1-I2）如图所示电压源单独作用时根据网孔法列方程得：3I1-2I2-I3=4I2=-3U27I3-I1=0解得U2=9（V）U2=4-2I3所以U=U1+U2=16（V）（b）如图所示。（c）根据齐次定理，U=2U1+3U2=14+27=41v（d）结果：理论值与仿真电路计算的值一样。结论分析：齐次定理和叠加定理成立。三、替代定理的验证。（a）求R上的电压u和电流I的理论值；（b）利用multisim进行电路仿真，分别用相应的电压源u和电流源I替代电阻R，分别测量替

4、代前后支路1的电流i1和支路的电压u2，验证替代定理。电路图：（a）如图3-1所示根据网孔法列方程得：4I1-2I2-I3=25I2-2I1=-63I3-I1=6解得：I1=0.588(A)I2=-0.977(A)I3=2.186(A)I=I3=2.186(A)U=2I=4.372(V)U2=-3I2=2.931(V)（b）分别用电压源和电流源代替。结果：替代前后，电路的各个数值没变。结论分析：替代前后结果一致，替代定理成立。四、测图4.1-4电路中N1N2的戴维南等效电路图的参数，并根据测得参数

5、搭建其等效电路；分别测量等效前后外部电流I，并验证是否一致。电路图：戴维南等效后结果：等效前后，外电路的电流不变。结论分析：戴维南等效，等效前后，外电路不变。五、设计一阶动态电路，验证零输入响应和零状态响应齐次性。如下图所示电路，t<0时，S位于“1”，电路以达稳态。今于t=0时刻S由“1”闭合至“2”。（a）计算t>0时的电压U1x(t),U1f(t)理论值，并合理搭建求解时所需仿真电路图。（b）若Us改为16V，重新计算U1x(t)理论值。并用示波器观察波形。找出此时U1x(t)与(a)中U1

6、x(t)的关系。（c）Us仍为8V，Is改为2A，重新计算U1f(t)理论值。并用示波器观察波形。找出此时U1f(t)与(a)中U1f(t)的关系。（d）若Us改为24V，Is改为8A，计算U1(t)全响应。电路图：当t=0-时零输入响应（ｔ０＋）戴维南等效电阻（a）、①计算过程：当t>0零输入时刻电容相当于一个电压源，在t<0时,Uc(0-)=-4v;所以Uc(0+)=-4v;此时当开关位于2时，电流源开路，此时由换路定理有Uc(0-)=Uc(0+)U1x(0+)=Uc(0+)/(3//6+2)

7、;∞从而解得U1x(0+)=-2v;当电路达到稳态时，电容放电完毕，此时U1x(∞)=0v;所以零输入时刻为U1x(t)=-2e-250t;(t>=0)②当t>0时，零状态时刻电容相当短路，此时有U1f(0+)=Is*【(2//6)/(3//6//2)】;解得U1f(0+)=4v;当电路达到稳态时，电容相当于开路此时有U1*(1/3+1/6)=4;解得U1f(∞)=8v;所以电路的零状态响应为U1f(t)=8-4e-250t;(t>=0)（b）、若Us改为16v，重新计算U1x(t)理论值。并观察

8、示波器的波形，找出此时U1x(t)与(a)中U1x(t)的关系。解：当Us=16v,所得Uc(0+)=-8v;根据齐次定理解得U1x(0+)=-4v;当电路达到稳态时Uc(∞)=0v;所以当Us改为16v时U1x(t)=-4e-250t;(t>=0)（c）Us仍为8V，Is改为2A,重新计算U1f(t)理论值。并用示波器观察波形。找出此时u1f(t)的关系；解：当电流源改为2A时，此时有U1f(0+)=Is*【(2//6)/(3//6//2)】;解得U1f(0+)=2v;当电路达到