哈尔滨工业大学：《电路仿真》课程教学资源（电路实验）PSpice电路仿真综合实验

课程名称：电路实验D实验名称：PSpice电路仿真综合实验课外辅导仪器设备：计算机实验平台：PSpice仿真软件课程目标：掌握运用PSpice仿真软件分析直流电路、正弦电流电路和暂态电路的方法实验任务1.基本任务：(1）线性直流电路仿真分析，利用PSpice直流工作点及直流扫描的分析方法求解直流电路。(2）正弦电流电路的仿真分析，学习PSpice对电路进行频率特性分析。(3）动态电路的时域仿真分析，观察电路参数对电路瞬态响应的影响。2.研究任务（1）含有运算放大器电路的仿真分析(2）最大功率定理的研究二．实验预习1.复习理论课教材中线性直流电路、正弦电流电路、线性动态电路暂态过程的时域分析有关内容。2.到电工电子实验教学中心网站htp:/lelab.hitedu.cn/，“下载资料”中下载“电路仿真软件OrCAD_Lite_Capture_PSpice17.2，预习使用PSpice全过程。3.预习《电工电子EDA实验教程》第2章2.1，2.2和2.5节的内容。4.中国大学慕课MOOC哈尔滨工业大学电路（上）第1次第7次开课中选择课件第8章中8.1PSpice直流电路分析，8.2PSpice交流分析。电路（下）第1次~第4次开课中选择课件附录B.3PSpice的瞬态分析、附录B.4PSpice的非线性电路分析。三、检测与作业1.绘制仿真电路图时，有关输入电路图名称说明正确的是：：电路图名称可由英文字符串或数字组成，不能存在汉字。ABR电路图名称可由英文字符串或数字或汉字组成。2.绘制仿真电路图时，必须要有一个电位为零的接地符号，否则被认为出错。接地符号为：0B3.填空：PSpice可根据输入的电路图为二端元器件自动设定电压和电流的参考方向，图1所示电阻元件中，双击电阻元件a端点，若元件属性编辑器引脚号标示为“2”，则b端点引脚号即为“1”，此时电流参考方向是从图中端点流进，端点流出

课程名称：电路实验D 实验名称：PSpice 电路仿真综合实验 课外辅导 仪器设备：计算机 实验平台：PSpice 仿真软件 课程目标： 掌握运用PSpice 仿真软件分析直流电路、正弦电流电路和暂态电路的方法。 一．实验任务 1. 基本任务： (1) 线性直流电路仿真分析，利用PSpice直流工作点及直流扫描的分析方法求解直流电路。 (2) 正弦电流电路的仿真分析，学习PSpice对电路进行频率特性分析。 (3) 动态电路的时域仿真分析，观察电路参数对电路瞬态响应的影响。 2. 研究任务 (1) 含有运算放大器电路的仿真分析。 (2) 最大功率定理的研究。 二．实验预习 1. 复习理论课教材中线性直流电路、正弦电流电路、线性动态电路暂态过程的时域分析有关内容。 2. 到电工电子实验教学中心网站http://eelab.hit.edu.cn/，“下载资料”中下载“电路仿真软件 OrCAD_Lite_Capture_PSpice17.2”，预习使用PSpice 全过程。 3. 预习《电工电子EDA实验教程》第2 章2.1，2.2和2.5 节的内容。 4.中国大学慕课MOOC哈尔滨工业大学 电路（上）第1次~第7次开课中选择课件第8章中8.1 PSpice直 流电路分析，8.2 PSpice交流分析。电路（下）第1次~第4次开课中选择课件附录B.3 PSpice的瞬态分 析、附录B.4 PSpice的非线性电路分析。 三、检测与作业 1. 绘制仿真电路图时，有关输入电路图名称说明正确的是： A. 电路图名称可由英文字符串或数字组成，不能存在汉字。 B. 电路图名称可由英文字符串或数字或汉字组成。 2. 绘制仿真电路图时，必须要有一个电位为零的接地符号，否则被认为出错。接地符号为： A. B. 3. 填空：PSpice 可根据输入的电路图为二端元器件自动设定电压和电流的参考方向，图 1 所示电阻元 件中，双击电阻元件 a 端点，若元件属性编辑器引脚号标示为“2”，则b 端点引脚号即为“1”， 此时电流参考方向是从图中 端点流进， 端点流出

R3F1o40842FGAIN-21k图2图 14.填空：图2所示受控源的符号中，1、2两接线端为应按照参考方向接入电路，3、4两接线端为，控制系数为5PSpice软件为瞬态分析“Time Domain(Transient）”提供了专用激励信号波形，其中电压峰峰值为4V、周期为2ms的方波信号电源设置正确的是：中中国中GF.4FR-1mA6.如果分析类型Analysistype选择ACSweep/Noisc，电路的电压源应选择：B.VPWLC.VSINA.VAC三.实验要求1.基本任务：（1）图1所示电路，用仿真分析方法求I，和U4。当U，从1V连续变化到30V时，绘制U的变化曲线，记录U，=20V时U，的值。+U-IR10002000R100Rs30V1ARu0.05U,200I图1（2）RC串联电路的频率特性的研究实验电路图如图2所示，电阻R=5000Q，电容C=0.01uF，将信号源电压调为正弦波，有效值为6V，用仿真分析方法求解：1）在50Hz至100kHz频率范围内，电容电压的幅频特性曲线。2

2 a b 1 2 3 4 图 1 图 2 4. 填空：图2 所示受控源的符号中，1、2两接线端为 ，应按照参考方向 接入电路， 3、4 两接线端为 ，控制系数为 。 5. PSpice软件为瞬态分析“Time Domain(Transient)”提供了专用激励信号波形，其中电压峰峰值为 4V、周期为 2ms 的方波信号电源设置正确的是： A. B C D. 6. 如果分析类型Analysis type选择AC Sweep/Noise，电路的电压源应选择： A． VAC B. VPWL C. VSIN 三. 实验要求 1. 基本任务： （1）图1所示电路，用仿真分析方法求 1 I 和 U4 。当 US 从 1V 连续变化到 30V 时，绘制 U4 的 变化曲线，记录 US = 20V 时 U4 的值。 0.05U1 U1 I1 200Ω 100Ω 200Ω 100Ω R1 R2 R3 R4 Us 30V Is 1A U4 I 图 1 （2） RC 串联电路的频率特性的研究 实验电路图如图2所示，电阻 R =  5000 ，电容 C = 0.01μF ，将信号源电压调为正弦波，有效值为 6V，用仿真分析方法求解： 1）在 50Hz 至 100kHz 频率范围内，电容电压的幅频特性曲线

2）求解电容电压为4.24V时，对应的频率，此频率为_并分析输出曲线的特点，滤波器的类型。3）测量电容电压的相频特性曲线，记录相位的变化范围+4c图2（3）实验电路如图2所示。其中，输入信号us()为方波，其峰峰值为6V，频率为100Hz。试用仿真分析方法完成如下实验任务：设计并调整电路参数，使其R=5000Q，C=0.01uF时，测量uc()的时间常数，启动标尺功能记录仿真结果，并在图中标示。若使电路输出uc()波形为三角波（或接近三角波）、其峰峰值为3V左右，电容值应为多少？记录此时的仿真波形。分析说明该电路可以实现怎样的波形变换。2.研究任务：1）通过实验验证电压跟随器的隔离作用图3、图4两图中负载电阻R，相同，输入电源U,均为3V，R=1000Q2，左侧的电路加入了跟随器（此电路也是检测芯片是否损坏的常用电路）。当R，=70-1000Q变化时，分析比较两电路R两端电压的变化，总结电压跟随器的特点。U.Ru.图4图3●本实验所用的运放芯片是LM358，其芯片各个引脚的功能如图5所示，运算放大器的供电为+15V和-15V

3 2）求解电容电压为4.24V时，对应的频率，此频率为 。并分析输出曲线的特 点，滤波器的类型。 3）测量电容电压的相频特性曲线，记录相位的变化范围 。 us uC C i uR R 函 数 信 号 发 生 器 + + _ _ + _ 功 率 输 出 端 图 2 （3）实验电路如图2所示。其中，输入信号 S u t( ) 为方波，其峰峰值为6V，频率为1000Hz。试用 仿真分析方法完成如下实验任务： 设计并调整电路参数，使其 R =  5000 ，C = 0.01μF 时， 测量 C u t() 的时间常数，启动标尺功能， 记录仿真结果，并在图中标示。 若使电路输出 C u t() 波形为三角波（或接近三角波）、其峰峰值为3V左右，电容值应为多少？记 录此时的仿真波形。分析说明该电路可以实现怎样的波形变换。 2. 研究任务： 1) 通过实验验证电压跟随器的隔离作用 图 3、图4两图中负载电阻 RL 相同，输入电源Us均为3V， R=1000 ，左侧的电路加入了跟随器 （此电路也是检测芯片是否损坏的常用电路）。当 L R = −  70 1000 变化时，分析比较两电路 RL 两端 电压的变化，总结电压跟随器的特点。 + + _ ∞ + _ + _ I R I R 图 3 图 4 ◆本实验所用的运放芯片是LM358，其芯片各个引脚的功能如图5所示，运算放大器的供电为 +15V 和-15V

LM358OUTPUT118+VccINPUT1()27OUTPUT26 INPUT2(-)INPUT1(+) 3-VcC/GND 45 INPUT2(+)图5芯片引脚图2）正弦电流电路最大功率传输定理的研究实验室硬件电路如图6所示，其中U，有效值为6V，频率为1000Hz，波形选择正弦波：L=200mH，R=692为电感箱内阻。分析研究为使负载从网路中获得最大功率，负载阻抗应由哪些元件构成，怎样调节参数值？测量有功功率随阻抗变化的曲线，并测量最大有功功率。533lDos/图6四、实验报告要求1.实验题目：2.实验目的：3.实验过程：（实验例题结果不需要写到报告中）■绘制仿真电路图，并将结果截图保存。◆记录分析类型设置的各个参数，将结果截图保存，并对SweepType中的设置进行说明。、仿真结果记录：选择数据或曲线形式记录，并对仿真结果进行分析。各截图需标示图号，并用文字说明截图名称。截图注意大小、位置，报告撰写应规范。4．实验总结：对实验结果的分析总结，遇到的问题及解决方法，本次实验的收获和体会

4 LM358 +Vcc -Vcc/GND 8 7 6 4 5 3 2 OUTPUT1 1 INPUT1(-) OUTPUT2 INPUT1(+) INPUT2(-) INPUT2(+) 图 5 芯片引脚图 2) 正弦电流电路最大功率传输定理的研究 实验室硬件电路如图6 所示，其中 US 有效值为6V，频率为1000Hz，波形选择正弦波； L = 200mH ， R =  69 为电感箱内阻。分析研究为使负载从网路中获得最大功率，负载阻抗应由 哪些元件构成，怎样调节参数值？测量有功功率随阻抗变化的曲线，并测量最大有功功率。 USI R L Z 图 6 四、实验报告要求 1. 实验题目： 2．实验目的： 3．实验过程：(实验例题结果不需要写到报告中) ▶ 绘制仿真电路图，并将结果截图保存。 ▶ 记录分析类型设置的各个参数，将结果截图保存，并对SweepType 中的设置进行说明。 ▶ 仿真结果记录：选择数据或曲线形式记录，并对仿真结果进行分析。 ▶ 各截图需标示图号，并用文字说明截图名称。截图注意大小、位置，报告撰写应规范。 4．实验总结：对实验结果的分析总结，遇到的问题及解决方法，本次实验的收获和体会