CAAC实验报告第3次参考答案

1计算机辅助电路分析第3次上机报告姓名：学号：班级：机器编号：上机日期：1．主要内容及目的2．电路分析，问题解决方案3．程序清单或仿真电路图4．程序运行或电路仿真结果（数值解或波形）5．总结（结果分析，上机的心得体会及改进意见）文件命名方法:学号_姓名_班级_第几次报告，如：20091234_张三_9班_121.采用Multisim设计实验，求解下图电路的戴维宁等效模型。要求画出实验接线图，写出计算过程，画出戴维宁等效电路。分析调节1U为何值时VU3012。提示：（1）利用“parametersweep”功能。（提示：在“moreoption”中设置“DCOperatingPoint”，1U分析范围1-150V）（2）利用“DCsweep”功能。1）求解戴维宁等效模型的电路图（见3-1a.msm）：V11VR11R22R33V20.3333V1I12A/AI235XMM140VUoc1AISC2.052.01eqR2)绘制戴维宁等效模型（见3-1b.msm）Uoc1VReq521033)parametersweep：(见3-1c.msm)4）“DCsweep”：(见3-1c.msm)注：本题在求解戴维宁模型时也可以采用图3-1c.msm，这时需要对4Ω电阻设置开路故障4（faultopen）本题点评：1）题意的理解的：很多同学面对本题时对题意未能完全理解，原因之一是未能对电路原理课学习的戴维宁原理完全理解。题中要求绘制出戴维宁等效模型，那么首先要找到需要等效的部分，根据戴维宁原理，需要等效的是有源二端网络，显然电路图中应考虑的是除开4Ω电阻外，标有①②端的左边有效二端网络。当然如果原电路中未给出具体的端口位置，是可以自己设定的，我们使用戴维宁原理等效的主要目的是要简化电路。我们在进行参数扫描（parametersweep）时，要求调节U1，这里的U1是完整的原电路图中的U1,而非戴维宁等效电路中的开路电压源Uoc，尽管本题刚好都为1V，纯属巧合。扫描的电路是也非去掉4Ω电阻后的部分电路。2）电路图的绘制：一要注意独立源和受控源的方向。当电路图绘制完后，仔细检查元件的连接情况是否与给出的电路图一致。比如，检查电压源的方向时，看其正极或负极与哪些元件的哪一端连接，检查电流源的方向时，看电流源的流入端和流出端与哪些元件的哪一端连接。绘制电路图连线时这样做也可以避免连错。3）受控电流源采用ANSI标准时电流方向即箭头的方向，采用DIN标准时从“+”端流入，从“-”端流出（电阻特性），由于其受控端符合与独立电流源符号相同，但独立电流源的方向是从“-”端流入，从“+”端流出，一定不要混淆，我认为这是软件中的一个小bug。4）控制端可能为电压控或电流控，控制端相当于simulink中的电压或电流测量元件，也相当于电压表或电流表，因此电压控的控制端电流为零，而电流控的控制端两端电压是零。5）戴维宁等效电路的求解方法，采用万用表测开路电压和短路电流，然后计算得到等效电阻。同学们想到了另一种方法吗？有些同学想到了，是直接利用万用表的欧姆档测，但是定要停止有源网络中的所有独立源。6）针对原电路的参数扫描，请注意了，不需要的仪表和元件都要去掉！！否则，不经意的电流档和电压档将电路给短路或开路了。7）本题要求采用两种扫描分析方式。一种是parametersweep，另一种是DCsweep。前者可以用于直流、交流、暂态甚至嵌套扫描分析，而后者只能用于直流扫描分析，且只能对直流电路中的直流电源扫描。由于本题要求调节的是直流电压源U1,因此，两种方法都可以使用。注意，在parametersweep扫描时，需要选择sweepparameter并进行相应设置，同时要对MoreMoreoptions中的分析类型（Analysisto……）设置，这即是针对哪种类型的扫描（如直流、交流或者暂态，默认为暂态transientanalysis），由于本题为直流电阻电路分析，选择DCoperating。对直流工作点扫描得到的是一系列数据，对照即得到要求的值。DCSweep比较简单。要注意的是，做任何一种分析，都包括初步分析参数的设置和输出变量的设置。52、用Multisim求图1所示电路中的电感电流iL(t)。已知iL(0)=1A。（提示：“InitialConditions”设置为“User-Defined”，仿真时间[02]）图1解：Multisim电路模型如下：（见3-2.msm）ANSI符号标准：I14AL12HR14V1100123DIN符号标准：I14AV110IL12HR142031iL(t)仿真波形如下:6注：波形图可以直接在仿真窗口右键Copy或Edit菜单Copy后粘贴得到本题点评：1）动态元件初始值的设定方法。分析时初始条件的选择。Userdefined或？？2）电流控电压源的连接3）仿真时间的设置，一般4~5τ即可。3、电路如图所示，R1=6.2ohm，R2=2.0ohm，C1=1.8uF，L1=30mH。（1）f=50Hz，用示波器观测电路的性质（电容性，电感性，电阻性）。（2）用“ACAnalysis”作出幅频和相频特性图，找出并联谐振频率。（3）求出并联谐振电路的品质因数解：（1）(见电路模型文件3-3a.msm)7L130mHC11.8uFR16.2R2223XSC1ABGTR30.14V11.41V50Hz0Deg10红色、绿色波形分别为电压、电流波形，可见，电流滞后电压，呈感性本电路谐振特征：（1）总电流在谐振时幅值最小（2）在谐振时电路呈电阻性质（3）总电流和激励电压源同相（4）功率因素等于1（以下编程方式求解谐振频率的过程可省略，不要求）R1=6.2;R2=2;8C1=1.8e-6;L1=30e-3;w=2*pi*50;Z1=R1+1/(j*w*C1);Z2=R2+j*w*L1;Z=Z1*Z2/(Z1+Z2)Z=2.0217+9.4729i))()(1()()(1)()(1111212212111212222111212212212211112121211LRLRCCjLRRRCRCLRLjRRCCjRCLjRCjRY令：0)()(121022121101LRLRCC2112112112210LCRLCLRCR1=6.2;R2=2;C1=1.8e-6;L1=30e-3;w0=sqrt((C1*R2^2-L1)/(C1^2*L1*R1^2-C1*L1^2))f0=w0/2/piw0=4.3078e+003f0=685.6027)/(11011CjRUIS，1022LjRUIS22212122102221212212221212212)(2)(212RIRIILfRIRITILRIRITILQmR1=6.2;R2=2;9C1=1.8e-6;L1=30e-3;Us=1;w0=4.3078e+003;f0=685.6;Z1=R1+1/(j*w0*C1);Z2=R2+j*w0*L1;I1=abs(Us/Z1);I2=abs(Us/Z2);Q=2*pi*f0*L1*I2^2/(I1^2*R1+I2^2*R2)Q=15.7351求谐振频率(利用电路3-3a，3-3b.ms8均可测谐振频率)：测得Hzf6850(精确程度跟分析参数设置有关：Numberofpointsper)电路谐振时的品质因数：10PILfQ22102L1=30e-3;I2=7.72e-3;P=488.338e-6;f0=685;Q=2*pi*f0*L1*I2^2/PQ=15.76本题点评：1）示波器的界面：多通道示波器，示波器界面上如何调整扫描速度，即timebase，以及纵轴上（幅值）显示，scale的调整。2）示波器的使用：测量电压和电流，测回路电流时，采用加取样电阻的方法；多通道波形不同颜色显示，设置通道连接线的wirecolor或segmentcolor3)通过示波器电压电流波形判断被测网络的性质（阻、容、感）。注意，电源频率可能改变被测网络的性质。4）交流分析ACanalysis频率参数的设置，其中的numberpointsper设置大些（如500），会使用幅频特性和相频特性曲线显示精度高些。输出参数，本题要考查的是右端的无源网络，且电压源给定，因而输出参数设置为回路电流，即流过电压源的电流。5）理解谐振点对于幅频特性和（或）相频特性曲线意味着什么。根据幅频特性和（或）相频特性找谐振点的方法，游标的使用方法和技巧。6）根据品质因数的定义求解品质因数的方法，其中用到哪些虚拟仪器，如何使用，特别是瓦特表（功率表）。品质因数公式的计算，宜采用matlab编程。114、RL串联电路为一老式日光灯电路的模型，已知R=250Ω，L=1.56H。将此电路接在电压为220V、频率为50Hz的正弦电压源上。（1）测量日光灯电路的电流，功率和功率因数；（2）如果要将功率因数提高到0.95，试问需与日光灯电路并联多大的电容？此时电路的总电流、总功率为多少？日光灯电路的电流、功率是否变化？（注：电容值在0~5μF之间）（本题选做）解：见课件7.3交流电路分析中的例3（1）见7-3-3ppt.ms8(2)见7-3-3b-ppt.ms8并联的电容：5×86%＝4.3μF本题点评：1）能根据题意绘制电路图，这是结合实际的情况。2）测量电流、功率和功率因数采用什么虚拟仪器。当然，答案中给出的不是唯一方法。3）可变电容元件在元件库哪里选取？virtualvariablecapacitor，其参数设置：key为快捷操作键，increment为每次操作时的变化量，capacitor的值即100%的值。如何操作可变元件？5、在RLC串联电路中，已知L=10mH，R=51Ω，C=2uF，信号源输出频率为100Hz、幅值为5V的方波信号。（1）利用示波器同时观察输入信号和电容电压的波形（2）利用parametersweep方法分析R=51Ω，141Ω，300Ω时的电压电容（本题选做）解：参考课件7.2动态电路分析中的例2。电路图见7_2_3ppt.ms8（1）见7.2中的例2（2）参考扫描的结果：12本题点评：1）方波，意味着占空比为50%。2）这里用到了暂态扫描分析，在parametersweep的moreoptions设置中，要选择transientanalysis，同时在右侧出现editanalysis，可以进入transientanalysis的界面，可以进行必要的初始条件和仿真时间设置。这里还用到了扫描中的list扫描方式。13评语及成绩评定文件命名格式：学号_姓名（中文）_班号_3