实验指导书(电路分析multisim)

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1、Multisim电路分析仿真实验指导电子与信息工程学院2010年3月电路谐振的仿真分析一、预习要求预习谐振电路的特点、各类参数的计算方法二、实验目的1、掌握multisim软件在电路分析仿真中的基本操作2、掌握multisim软件中基本虚拟仪器的使用方法2、掌握谐振电路的幅频、相频特性三、实验原理对于上图所示的R、L、C串联电路，在正弦电压作用下，其复阻抗为：1Z=R+j(ωL−)=R+j(X−X)=R+jX=z∠ϕLCωC上式的虚部，是角频率的函数，X、Xl、Xc随角频率变化的情况如右图所示。由该图可以很清楚处看出，

2、当ω从零开始向∞增加时，由于感抗Xl和容抗Xc随频率变化的关系不一样。所以造成电抗从-∞向+∞增加，电抗由开始时的容性经过零转变为感性。当ω=ω0时，感抗和容抗相等，电抗为零，即有1X(ω)=ωL−=000ωC0电路此时的工作状况称为谐振；由于这种谐振是发生在R、L、C串联电路中，所以称为串联谐振。谐振角频率为11ω=，f=00LC2πLC由上式可知，串联电路的谐振频率f0完全由电路的L、C参数决定。而与电阻R无关；它反映了串联电路的一种固有性质，而且对于每一个R、L、C串联电路，总有一个对应的谐振频率f0。R、L、C

3、三个参数不论改变哪一个量，既可能使电路满足谐振的条件，而发生谐振；也1能使三者之间的关系不满足谐振的条件而达到消除谐振的目的。四、实验步骤1、创建电路：从元器件库中选择电压源、电阻、电容、电感连接成串联电路形式，如图1所示，选择频率特性仪XBP1，将其输入端和电源连接，输出端和负载连接。XBP1INOUTC11L123V110mH1uF05VrmsR11kHz10Ω0°图1串联谐振电路2、电路的幅频特性：单击运行（RUN）按钮，双击频率特性仪XBP1图标，在Mode选项组中单击Magnitude（幅频特性）按钮，可得到

4、该电路的幅频特性，如图2所示。从图中所知，电路在谐振频率f0处有个增益极大值，而在其他频段增益大大下降。需要说明的是，电路的谐振频率只与电路的结构和元件参数有关，与外加电源的频率无关。本处电路所选的电源频率为1kHz，若选择其他频率，幅频特性不变。图2串联谐振电路的幅频特性（Q=10）3、电路的相频特性：在Mode选项组中单击Phase（相频特性）按钮，可得到该电路的相频特性，如图3所示。从电路的相频特性可以看出，电路以谐振频率f0为分界点，当信号频率低于f0时，相位超前；当信号频率高于f0时，相位滞后。因为当信号频率

5、低于f0时，整个电路呈容性，电流相位（负载电阻上的电压相位）超前于电压（外加电源）的相位；而当信号频率高于f0时，整个电路呈感性，电流相位（负载电阻上的电压相位）滞后于电压（外加电源）的相位。该仿真结果和理论分析一致。2图3串联谐振电路的相频特性4、电路的品质因数Q值和电路的选择性关系：在保证谐振频率不变的情况下，改变元件参数，可改变电路的品质因数Q值。如图1所示，R=10Ω，L=10mH，C=1μF，对应1L的Q==10，对应的幅频特性如图2所示。若选择R=10Ω，L=1mH，C=10μF，RC1L对应的Q==1，对

6、应的幅频特性如图4所示。RC由此可知对于RLC串联谐振电路来说，不同的Q值对应的幅频特性曲线不同，Q值越大，对应的幅频特性曲线越尖，电路的选择性越好，若用串联谐振电路作为无线电检波电路，意味着其灵敏度越高，抗干扰能力则越低；Q值越小，对应的幅频特性曲线越钝，电路的选择性差，若作为无线电检波电路，意味着其灵敏度降低，但抗干扰能力会提高。所以串联谐振电路的Q值大小，要视不同的应用场合具体选择，不可一概而论。图4串联谐振电路的幅频特性（Q=1）五、实验报告要求按照报告要求完成实验报告，并且测试不同的参数设置下的电路的幅频特性

7、和相频特性，复制图形，并且计算出相应的数据（如f0和Q值等）。3一阶、二阶电路的过渡过程一、预习要求预习一阶、二阶电路的特点、各类参数的计算方法，其过渡过程的波形。二、实验目的1、掌握multisim软件在电路分析仿真中的基本操作2、掌握multisim软件中基本虚拟仪器的使用方法2、掌握一阶、二阶电路在不同情况下的过渡特性三、实验原理1一阶电路过渡过程电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。在下图中，电路中的动态元件（电容）有初始状态uC(0-)=U0，开关S在t=0时合上，则电容的初始电压

8、uC(0-)经R放电。由方程duCRC+uC=,0t≥0dt初始值u0()=u0()=UC+C−0可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：t−uCt)(=uC(0+)eτ,Vt≥0tuC(0+)−iC(t)=−eτA,t≥0τ=RCR上式表明，零输入响应是初始状态的线性函数。其中，τ=RC具有时间的量纲，称为时间常数，它是反