电路分析实验指导书1-3

实验一电路仿真工具Multisim的基本应用一．实验目的1.学会电路仿真工具Multisim的基本操作。2.掌握电路图编辑法，用Multisim对电路进行仿真。二、实验仪器PC机、Multisim软件三、实验原理MultiSim7软件是加拿大ElectronicsWorkbench公司推出的用于电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。它可以对模拟电路、数字电路或混合电路进行仿真。该软件的特点是采用直观的图形界面，在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，用屏幕抓取的方式选用元器件，创建电路，连接测量仪器。软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。1.Multisim7主窗口2.常用Multisim7设计工具栏元件编辑器按钮--用以增加元件仿真按钮--用以开始、暂停或结束电路仿真。分析图表按钮--用于显示分析后的图表结果分析按钮--用以选择要进行的分析。3．元件工具栏（主窗口左边两列）其中右边一列绿色的为常用元器件（且为理想模型）。左边一列包含了所有元器件（包括理想模型和类实际元器件模型）。在电路分析实验中常用到的器件组包括以下三个组（主界面左边第二列）：电源组信号源基本器件组（1）电源（点击电源组）交流电源直流电源接地（2）基本信号源交流电流源交流电压源（3）基本元器件（点击基本器件组）电感电位器电阻可变电容电容4.常用虚拟仪器（主窗口右侧一列）⑴数字万用表数字万用表的量程可以自动调整。双击虚拟仪器可进行参数设定。下图是其图标和面板：其电压、电流档的内阻，电阻档的电流和分贝档的标准电压值都可以任意设置。从打开的面板上选Setting按钮可以设置其参数。（2）信号发生器信号发生器可以产生正弦、三角波和方波信号，其图标和面板如下图所示。可调节方波和三角波的占空比。双击虚拟仪器可进行参数设定。（3）示波器在Multisim7中提供了两种示波器：通用双踪示波器和4通道示波器。双击虚拟仪器可进行参数设定。这里仅介绍通用双踪示波器。其图标和面板如下图所示。5.操作步骤由于Multisim7增加了虚拟测量仪器，Multisim7还提供了独特的虚拟电子工作台仿真方式，可以用虚拟仪器实时监测显示电路的变量值，频响曲线和波形。仿真的步骤为：１）在工作区放置元件的原理图符号，连接导线，设置元件参数；２）放置和连接测量仪器，设置测量仪器参数；３）启动仿真开关，在仪器上观察仿真结果。具体电路连接操作如下：（１）元器件操作元件选用：打开元件库栏，移动鼠标到需要的元件图形上，点击按下左键，鼠标边上将会出现你所选择的元件图表，移动鼠标到工作区，再次点击鼠标放置元件。元件的移动：用鼠标拖拽。元件的旋转、反转、复制和删除：用鼠标单击元件符号选定，用相应的菜单、工具栏，或单击右键激活弹出菜单，选定需要的动作。删除元件也可以通过先选定该元件，然后按下Delete键即可。元器件参数设置：双击所要修改的元件，弹出元件的属性对话框，在该对话框中可以设定元器件的标签、编号、数值和模型参数。（２）导线的操作连接：鼠标指向元件的端点，出现小圆点后，点击左键并移动到另一个元件的端点或某条导线上，再次点击鼠标左键即可。删除和改动：选定该导线，单击鼠标右键，在弹出菜单中选delete。调整弯曲的连线：如果元器件的位置与连线不在同一直线上，可选中该元器件，然后用四个箭头键微调该元件的位置。如果连线接入端点的方向不合适，可对连线接入端点的方向予以调整。（３）放置节点在工作区中点击右键，选择PlaceJunction（放置节点），移动鼠标至所要放节点的位置，点击左键完成节点的放置。四、实验内容1.使用Multisim7完成电路图1-1的连接。要求利用万用表测量电阻R1支路电路I1，电阻R2支路电路I2，电阻R3支路电路I3。改变R2的阻值完成表1-1。图1-1表1-12.使用Multisim7完成电路图1-2的连接。要求利用万用表测量电阻R1两端电压U1，电阻R2两端电压U2，电阻R3两端电压U3。改变R2的阻值完成表1-2。图1-2表1-2电压U电阻R2U1U2U350Ω100Ω1000Ω3.使用Multisim7完成电路图1-3的连接。要求使用信号发生器产生频率为20Hz，幅度为5V的方波作为信号源，使用双通道示波器观察电路输出波形。记录R1为10KΩ，2KΩ时电容两端的输出波形，填入表1-3，注意标出坐标值。电流I电阻R2I1I2I350Ω100Ω1000Ω图1-3表1-3R1=10KΩR1=2KΩU(t)t五、思考问题1.如何改变元器件的参数？2.虚拟仪器和实际元器件的区别？六、预习和实验报告要求1.实验前仔细阅读实验指导书中本此实验内容，熟悉界面。2.按要求填写并填入表格中的相关数据，及完成波形的记录；3.实验报告中按实验内容画出电路图及列写相应表格以及相关波形。tUc(t)tUc(t)实验2常用仪器仪表的使用1一、实验目的1．掌握万用表、直流稳压电源的使用方法。2．学会使用万用表测量电阻，掌握线性电阻元件伏安特性的测试方法。3.识别和检测电阻的色环、数值、标称值、额定功率、精度。二、实验仪器实验箱I、万用表、直流稳压源、电阻三、实验原理1.直流稳压源本实验采用直流稳压源DH1718D双路稳压稳流（CV/CC）跟踪电源是实验室通用电源。具有恒压、恒流工作功能，且这两种模式可随负载变化而进行自动转换。另外DH1718D具有串联主从工作功能，左边为主路，右为从路，在跟踪状态下，从路的输出电压随主路而变化。这对于需要对称且可调双极性电源的场合特别适用。使用方法如下：（1）左边的按键为左路仪表指示功能选择，按下时指示该路输出电流，否则指示该路输出电压。（2）中间按键是跟踪/常态选择开关，将左路输出负端至右路输出正端之间加一短路线，按下此键后，开启电源开关，整机即工作在主----从跟踪状态。（3）输出电压的调节亦在输出端开路时调节；输出电流的调节亦在输出短路时进行。2.电阻的伏安特性电阻元件是一种对电流呈现阻力的元件，有阻碍电流流动的性能。在电路中，线性电阻元件的值不随电压或电流大小的变化而改变，其两端的电压与流过它的电流成正比。线性电阻元件R的伏安特性满足欧姆定律，在电压U和电流I的参考方向相关联的条件下，U=IR线性电阻元件的伏安特性还可以用其电流和电压的关系图形来表示，其伏安特性为一条通过坐标原点的直线，该直线斜率的倒数即为电阻值，它是一个常数。3.色环阻值读值方法电阻的阻值或直接标注在元件的外壳上，或是用不同的颜色的色环标注在元件的外壳上。色环电阻分为四色环和五色环，所谓四色环就是用四条有颜色的环代表阻值大小。每种颜色代表不同的数字：颜色棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银代表数值1234567890误差±5%误差±10%各色环表示意义如下：第一条色环：阻值的第一位数字；第二条色环：阻值的第二位数字；第三条色环：10的幂数；第四条色环：误差表示。例如：电阻色环：棕绿红金，第一位：1；第二位：5；第三位：10的幂为2（即100）；误差为5%；即阻值为：15×100=1500欧=1.5千欧=1.5K。精确度更高的“五色环”电阻，用五条色环表示电阻的阻值大小，具体如下：第一条色环：阻值的第一位数字；第二条色环：阻值的第二位数字；第三条色环：阻值的第三位数字；第四条色环：阻值乘数的10的幂数；第五条色环：误差（常见是棕色，误差为1%）。4.数字万用表万用表是一种多量程和测量多种电量的便携式电子测量仪表。可以测量交直流电压、交直流电流、电阻值、电容值等等。万用表最大的特点是有一个量程转换开关，各种功能就是利用这个开关来切换的。四、实验内容1.万用表的使用（1）测量直流电压测量方法如下：将黑色表笔插入COM插孔，红色表笔插入V/Ω插孔。将功能开关置于直流电压测量（DCV/）量程范围，并将表笔并接在被测负载或信号源上，在显示电压读数时，同时会指示出红表笔的极性。注意：1）在测量之前不知被测电压的范围时应将功能开关置于高量程档后逐步调低。2）仅在最高位显示“1”时，说明已超过量程，须调高一档。由直流稳压源给出如表2-1中多个电压，用万用表直流电压档测量。将测量结果记入表2-1中。表2-1直流稳压源上的电压1V6V10V15V25V数字万用表实测结果量程（2）测量电阻测量方法如下：将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔（注意：红表笔极性为“＋”）。将功能开关置于所需量程上，将测试笔跨接在被测电阻上用万用表测量电阻，选好量程后，进行测试。将测量结果记入表2-2中。表2-2被测电阻51Ω200Ω1kΩ10kΩ51kΩ数字万用表实测结果量程2.测量线性电阻的伏安特性按图2-1接好线路，已知电阻R的电阻值为2kΩ，利用实验箱0～12V可调直流电源或直流稳压电源调出表2-3中的电压，使用万用表测量电阻两端电压值和流经电阻的电流值，填入表2-3中。根据表中数据，绘制电阻R的伏安特性曲线，完成表2-4。使用万用表测量电流时，须注意：将功能开关旋转到直流电流档，将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入A插孔，测试笔一定要串入被测电路中，否则将会烧毁万用表。红表笔的极性将在数字显示的同时指示出来。直流稳压电源ARV图2-1线性电阻伏安特性测试电路表2-3选择直流电压值2V4V6V8V10V12VVUAI表2-4R=2kΩ3.利用色环识读电阻值读出不同阻值电阻的色环，填写表2-4。IU表2-4色环颜色电阻第一条色环第二条色环第三条色环第四条色环第五条色环5kΩ10kΩ25kΩ五、思考题1.测量电压信号时，仪器的量程选择多大时是最佳量程？2.万用表的基本用途是什么？3.什么是元件的伏安特性？六、预习和实验报告要求1.实验前仔细阅读实验指导书中本此实验内容，预习相关知识内容。2.按要求测填写表格中的相关数据，及完成相关记录；3.实验报告中按实验内容画出电路图及列写相应表格。实验3常用仪器仪表的使用2一、实验目的1.初步学会信号发生器和电子示波器的使用方法。2.学会使用示波器观察波形变化。3.学会利用示波器测量交直流电压。二、实验仪器信号发生器、双通道示波器三、实验原理1.信号发生器（1）信号发生器是产生各种波形的信号电源。按信号波形分类，有正弦信号发生器、方波信号发生器、脉冲信号发生器、函数信号发生器（多信号发生器）等。信号发生器的核心部分是振荡器产生的信号放大后作为电压或功率输出。通常输出电压可连续调节（细调），有电压衰减开关（粗调），输出频率也可通过粗调开关和细调旋钮进行调节。（2）信号发生器的使用方法1)先将输出幅值调到零位，接通电源，预热几分钟方可进行工作。2)使用时将电源频率调到所需的数值，对于多信号发生器，还要将转换开关调到选定的波形位置，在确定负载与信号发生器连接无误后，再将输出电压从零调到所需数值。3)不能将信号发生器的输出端短路，以免损坏仪器。2.示波器（1）示波器原理示波器是一种综合性的电信号特性测试仪，用它可以直接显示电信号的波形，测量其幅值、频率以及同频率两信号的相位差等。电路实验中，这种基本电子测量仪器会多次用到。通过本实验，要求能够熟悉示波器的面板开关和旋钮的作用，初步学会示波器的一般使用方法。示波器功能简介见附录。（2）示波器使用方法1）直流电压测量●将触发方式置自动（AUTO），使屏幕上出现扫描基线，Y轴微调置校正（CAL）●CH1，或CH2的输入接地（GND），此时的基线，即为0V基准线。●加入被测信号，输入置DC，观察扫描基线在垂直方向平移的格数，与VOLTS/DIV开关指示的值相乘，即为信号的直流电压。例如，VOLTS/DIV置0.5V/DIV，读得扫描线上移为3.4格，则被测电压为：U=0.5/DIV×3.4DIV=1.7V。2）交流电压测量●将输入置AC（或DC）●用垂直移位旋钮，将波形移至屏幕中心位置，按波形所占垂直方向的格数，即可测出电压波形的峰—峰值。例如，VOLTS/DIV置0.2V/DIV，被测波形占5.2格，则被测电压为：UP-P=0.2V/DIV×5.2DIV=1.4V（置DC时，将被测信号中的直流分量也考虑在内，置AC时，则直流分量无法测