安徽大学：《电路理论》课程教学资源（实验指导）EDA仿真实验手册

EDA仿真实验手册 安徽大学 电气工程与自动化学院

1 EDA 仿真实验手册 安徽大学 电气工程与自动化学院

实验一设计验证基尔霍夫定律的实验 1、实验目的： *验证基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL): *通过实验加强对电压、电流参考方向的掌握和运用的能力： *掌握简单直流电路的设计方法与调试、测试方法步骤： 2、要求 *设计一个能够验证KVL、KCL的电路，并进行理论的计算； *通过Multisim软件平台对设计的电路进行仿真： *比较理论计算值与仿真值，分析结论： *写出实验报告 3、思考题： 幸测量电压和电流时，如何判断它们的正负号？正负号的意义是什么？ *仿真数据与理论计算数据是否存在误差，若有误差其原因是什么？ 实验二设计验证叠加定理和齐次定理的实验 1、实验目的： *验证叠加定理与齐次定理，加深对线性电路的理解： *掌握叠加定理的测试方法： *加深对电流和电压参考方向的理解： 2、要求： *设计一个能够验证叠加定理与齐次定理的电路，并进行相应的理论计算： *通过Multisim软件平台对设计的电路进行仿真： *比较理论计算值与仿真值，分析结论： *写出实验报告： 3、思考题： *在进行叠加定理实验时，不作用的电压源和电流源怎样处理？为什么？ 2

2 实验一 设计验证基尔霍夫定律的实验 1、实验目的： * 验证基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）； * 通过实验加强对电压、电流参考方向的掌握和运用的能力； * 掌握简单直流电路的设计方法与调试、测试方法步骤； 2、要求： * 设计一个能够验证 KVL、KCL 的电路，并进行理论的计算； * 通过 Multisim 软件平台对设计的电路进行仿真； * 比较理论计算值与仿真值，分析结论； * 写出实验报告； 3、思考题： * 测量电压和电流时，如何判断它们的正负号？正负号的意义是什么？ * 仿真数据与理论计算数据是否存在误差，若有误差其原因是什么？ 实验二 设计验证叠加定理和齐次定理的实验 1、实验目的： * 验证叠加定理与齐次定理，加深对线性电路的理解； * 掌握叠加定理的测试方法； * 加深对电流和电压参考方向的理解； 2、要求： * 设计一个能够验证叠加定理与齐次定理的电路，并进行相应的理论计算； * 通过 Multisim 软件平台对设计的电路进行仿真； * 比较理论计算值与仿真值，分析结论； * 写出实验报告； 3、思考题： * 在进行叠加定理实验时，不作用的电压源和电流源怎样处理？为什么？

*功率是否也符合叠加定理？ 实验三设计验证戴维南定理的实验 1、实验目的： *验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解： *掌握含源二端网络的开路电压和等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法 的特点： 2、要求： *设计一个能够验证戴维南定理的电路，并进行相应的理论计算： ◆通过Multisim软件平台对设计的电路进行仿真测量： *比较理论计算值与仿真值，分析结论： *写出实验报告 3、思考题： *在求解戴维南等效电路参数时，做短路试验，测量短路电流的条件是什么？ *理论证明二次电压测量方法与半电压测量方法的正确性： *比较测定含源二端网络等效电阻的几种方法的优缺点。 备注：含源二端网络的戴维南等效参数的测量方法： 1、开路电压、短路电流测量法： 在含源二端网络输出端开路时，用电压表直接测量其输出端的开路电压U0oc, 然后再将其输出端短路，测其短路电流Isc,则等效电阻为Ro=Uoc/Isc。 这种方法虽然比较简便，但是可能会因短路电流过大而损坏电路内部的器件。 对于等效电阻较小的二端网络，一般不宜采用。 2、两次电压测量法： 对所测定的含源二端网络，第一次先测量开路电压Uo:第二次在端口接入一 个已知的负载电阻R,测量此时的端口电压U。通过计算即可求得等效内阻 R=(Uoc-U)R/U

3 * 功率是否也符合叠加定理？ 实验三 设计验证戴维南定理的实验 1、实验目的： * 验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解； * 掌握含源二端网络的开路电压和等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法 的特点； 2、要求： * 设计一个能够验证戴维南定理的电路，并进行相应的理论计算； * 通过 Multisim 软件平台对设计的电路进行仿真测量； * 比较理论计算值与仿真值，分析结论； * 写出实验报告； 3、思考题： * 在求解戴维南等效电路参数时，做短路试验，测量短路电流的条件是什么？ * 理论证明二次电压测量方法与半电压测量方法的正确性； * 比较测定含源二端网络等效电阻的几种方法的优缺点。 备注：含源二端网络的戴维南等效参数的测量方法： 1、开路电压、短路电流测量法： 在含源二端网络输出端开路时，用电压表直接测量其输出端的开路电压 UOC， 然后再将其输出端短路，测其短路电流 ISC，则等效电阻为 R0=UOC/ISC。 这种方法虽然比较简便，但是可能会因短路电流过大而损坏电路内部的器件。 对于等效电阻较小的二端网络，一般不宜采用。 2、两次电压测量法： 对所测定的含源二端网络，第一次先测量开路电压 UOC；第二次在端口接入一 个已知的负载电阻 RL，测量此时的端口电压 U。通过计算即可求得等效内阻 R0=（UOC-U）RL/U

3、半电压测量法： 对所测定的含源二端网络，第一次先测量开路电压Uoc:第二次在端口接入 个已知的可调节负载电阻R1,测量端口电压，连续调节负载电阻（变小）观测 端口电压数值，当电压数值等于开路电压的一半时，停止负载电阻调节。测量 此时的负载电阻阻值该阻值就是等效电阻R0的数值。 实验四正弦稳态交流电路的实验 1、实验目的： *正弦交流电的基本波形特征及测量： *基本元件承受正弦交流电压与其通过的电流之间的关系： ◆RLC串联电路的研究： 2、要求： *通过示波器、电压表、电流表测量单相交流电：熟悉瞬时值、有效值、最大 值、频率、周期等概念： *验证基本元件上的电流与电压的关系： *掌握交流电路中欧姆定律、基尔霍夫定律的形式与使用注意：容性、感性、 阻性负载的意义。 3、思考题： 幸不同频率的正弦交流量能比较相位吗？ *比较两个正弦量的相位差要求满足的条件是什么？ *若已知LC串联电路的激励电源频率为￡，元件上用交流电压表测得电压 分别为VR、V、Vc。写出激励电源的瞬时表示式（电阻两端电压的初相设为O)。 实验五提高交流电路的功率因数的实验 1、实验目的： A

4 3、半电压测量法； 对所测定的含源二端网络，第一次先测量开路电压 UOC；第二次在端口接入一 个已知的可调节负载电阻 RL，测量端口电压，连续调节负载电阻（变小）观测 端口电压数值，当电压数值等于开路电压的一半时，停止负载电阻调节。测量 此时的负载电阻阻值该阻值就是等效电阻 R0 的数值。 实验四 正弦稳态交流电路的实验 1、实验目的： * 正弦交流电的基本波形特征及测量； * 基本元件承受正弦交流电压与其通过的电流之间的关系； * RLC 串联电路的研究； 2、要求： * 通过示波器、电压表、电流表测量单相交流电；熟悉瞬时值、有效值、最大 值、频率、周期等概念； * 验证基本元件上的电流与电压的关系； * 掌握交流电路中欧姆定律、基尔霍夫定律的形式与使用注意；容性、感性、 阻性负载的意义。 3、思考题： * 不同频率的正弦交流量能比较相位吗？ * 比较两个正弦量的相位差要求满足的条件是什么？ * 若已知 RLC 串联电路的激励电源频率为 f，元件上用交流电压表测得电压 分别为 VR、VL、VC。写出激励电源的瞬时表示式（电阻两端电压的初相设为 0）。 实验五 提高交流电路的功率因数的实验 1、实验目的：

*明确交流电路功率因数的定义与意义： *熟悉测量功率因数与提高功率因数的方法： 2、要求： *分别设计感性、容性负载各一个： *分别理论计算各自的功率因数： *设计分别提高功率因数的方案，并仿真验证： 3、思考题： *提高功率因数对用户有何好处？对电源供方有何好处？ *为何所有准则均不要求将功率因数提高到1？ 实验六RC一阶动态电路的响应实验 1、实验目的： *测定一阶RC动态电路的零输入响应、零状态响应及全响应： *学习动态电路时间常数的测量方法： *掌握微分电路、积分电路和耦合电路的基本概念： 2、要求： *设计一个能够完成RC电路零输入响应、零状态响应及全响应的实验环境： *进行RC电路充电、放电过程仿真及时间常数的测定： *进行RC积分电路的仿真： *进行RC微分电路的仿真： *进行RC耦合电路的仿真： 3、思考题： *RC电路时间常数的测量方法的理论依据？ *积分、微分及耦合电路区别及相同点有哪些？ 实验七二阶动态电路的响应实验

5 * 明确交流电路功率因数的定义与意义； * 熟悉测量功率因数与提高功率因数的方法； 2、要求： * 分别设计感性、容性负载各一个； * 分别理论计算各自的功率因数； * 设计分别提高功率因数的方案，并仿真验证； 3、思考题： * 提高功率因数对用户有何好处？对电源供方有何好处？ * 为何所有准则均不要求将功率因数提高到 1？ 实验六 RC 一阶动态电路的响应实验 1、实验目的： * 测定一阶 RC 动态电路的零输入响应、零状态响应及全响应； * 学习动态电路时间常数的测量方法； * 掌握微分电路、积分电路和耦合电路的基本概念； 2、要求： * 设计一个能够完成 RC 电路零输入响应、零状态响应及全响应的实验环境； * 进行 RC 电路充电、放电过程仿真及时间常数的测定； * 进行 RC 积分电路的仿真； * 进行 RC 微分电路的仿真； * 进行 RC 耦合电路的仿真； 3、思考题： * RC 电路时间常数的测量方法的理论依据？ * 积分、微分及耦合电路区别及相同点有哪些？ 实验七 二阶动态电路的响应实验

1、实验目的： *学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应，了解电路元件的参数对响应 的影响： *观察二阶动态电路在阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种情况下的响应波形。利用 响应波形，测量衰减系数和阻尼震荡频率： 2、要求： *设计RLC串联电路分别处于阻尼、临界阻尼、欠阻尼三个电路参数。 *先理论计算，然后仿真。比较分析结论。 3、思考题： *推导出RLC串联电路处于临界阻尼状态时的电阻R值； *叙述二阶电路产生震荡的条件。震荡波形如何？电容电压与R、L、C参数 有何关系？ 6

6 1、实验目的： * 学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应，了解电路元件的参数对响应 的影响； * 观察二阶动态电路在阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种情况下的响应波形。利用 响应波形，测量衰减系数和阻尼震荡频率； 2、要求： * 设计 RLC 串联电路分别处于阻尼、临界阻尼、欠阻尼三个电路参数。 * 先理论计算，然后仿真。比较分析结论。 3、思考题： * 推导出 RLC 串联电路处于临界阻尼状态时的电阻 R 值； * 叙述二阶电路产生震荡的条件。震荡波形如何？电容电压与 R、L、C 参数 有何关系？