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1、电路仿真实验摘要：利用Multisim仿真软件进行电路仿真实验：RC一阶电路动态特性、RLC串联谐振电路。在进行RC-阶电路动态特性的仿真实验中，当输入方波信号时，随着工取值的不同积分电路的输出波形可能为三角波、平滑的三角波、方波；而微分电路的输出波形则为尖脉冲、梯形、方波。对积分电路、微分电路分别进行了多组实验，记录仿真结果并对实验结果进行了分析和解释。在RLC串联谐振电路的仿真实验中，对谐振条件采取两种方法进行验证：（1）输入输出波形相位为零；（2）电容和电感两端电压相等。利用第--种方法可以得到较为理想的结果，而利用笫二种方法没有很好地得
2、出结果。关键字:积分电路微分电路RLC串联谐振时间常数t正文：实验一RC一阶电路动态特性的仿真实验目的：（1）通过模拟仪器测试RC电路的充放电特性。（2）通过模拟示波器观察微分电路和积分电路的波形，进一步熟悉其特征。（3）练习使用Multisim仿真软件进彳亍电路模拟。实验原理：1.电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数t二RC有关。2•脉冲方波电源作用下RC一阶电路响应波形的测量当R、C取不同的值吋，使电路吋间常数工二RC随之变化，则输出信号鳴和Uc的波形也随着丫的不同而改变。3.—阶RC微分电路当丫足够小，即t《右，就构成了微分电路，
3、从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系。3.一阶RC积分电路当工足够大，即I冷扌，就构成了积分电路，从电容两端输出的电压与输入电源电压之间呈积分关系。实验过程：一、积分电路输入信号源为振幅为3V,频率为1000Hz,占空比为50%的方波信号。实验一中的元件参数为:Rl=100Q,Cl=100uF,计算出时间常数t=RC=0.01s,输入波形的宽度为T=lms,t>10T,能够构成积分电路，将方波信号转换成三角波信号。图二实验一的示波器图像实验二中的元件参数为：R1二100Q,C1=UF,计算出时间常数t=RC=O.1ms,输入波形的宽度
4、为T二Ims,T与t和并不大，不满足构成积分电路的条件，形成圜滑的三角波。图三实验二的示波器图像实验三中的元件参数为:R1二100Q,Cl=0.01uF,计算出时间常数t=RC=Us,输入波形的宽度为T=lms,丫远小于T,不满足构成积分电路的条件，输岀了方波信号。示波器-XSC1图四实验三的示波器图像在输入信号源一定：即输入振幅为3V,频率为1000Hz,占空比为50%的方波信号。此时输入信号周期为T=lms,调整R和C使得时间常数丫逐渐增大，得到的输岀波形如下：T=0.IpsEps图五不同时间常数的输出波形可以发现随着T的逐渐增大，输出波形
5、从方波变为圆滑的三角波最终输出三角波。继续增大丫,输出波形会消失。理论分析:假设输入信号为Ui，某时刻t电容器极板上的电荷量为q,电容器两极板间的电压为Uc，电阻两端电压为Ur,贝II有Ui=Uc+UR,q=CUe,i=譽，可得方程q=码（久一『暫即%=耳（丄-e"7）当t趋于无穷大时，极板上的电荷和电压才达到稳定，充电电流为零，完成充电。在实际问题屮，当t二5工时，就认为电容器极板间电荷和电压基本不变，达到平衡，充电结束。当输入波形为方波时，比较f与工的值：（1）当5x^7，即T冲:LOr时，电容充电过程很快结束，氏接近Ui，在?的周期内保持
6、A2不变，所以，输出波形接近方波。（2）随着T逐渐增大，电容充电所用的时间将表现在输出图像中（图五中第三幅图）当T增加到5t=p即T=1OVBJ-,在?的时间内电容都表现为充电，Uc逐渐增大，至吃时，Uc接近Ui，在下一个。的时间段内反向充电，循环往复，形成光滑的三角波图像（图五中第四幅图）（3）当5r>^以后，电容在匚的时间内完全表现为充电，在下一个◎的时间段内反向充电,整体表现为三角波，有"耿氏V/。二、微分电路XSC1图六微分电路图七实验四的示波器图像输入信号源为振幅为10V,频率为1000Hz,占空比为50%的方波信号。实验四的元件参数
7、为Ri二lkn,C]=100nF,t=RC=O.10mso而输入信号的周期为T=lms,即？二0.5ms二5t,信号基木衰减为零，所以图像为如图七所示的连续的脉冲。当2A5工时，输出波形的图像中会出现一段信号为零的图像。因此设计实验五的元件参数为Rl二lkn,Ci=10nF,T=RC=O.01ms。得到了输出波形图像如图八所示,符合预期效果：在二的时间段内，信号经过大约5T的时间后，信号衰减为零。多次实验后发现，随着T值的不断减小,充放电时间越短，引起的脉冲也越窄，在f的时间段内，信号为零的时间所占的比例也随Z增大。图八实验五的示波器图像同理当
8、fcsr时，在输出信号衰减到零Z前，出现反向的尖脉冲。设计实验六的元件参数R尸lkfi,CfSOOhF,t二RC二0.50ms.得到的输出波形如图九所
