电路计算机辅助分析实验报告

表4.4.2
由上表可知，从仿真结果来看，理论值与实际值相差不大，输出不随负载变化而改变。其原因是运放的输出阻抗很小只有几十欧姆，远小于负载阻抗RL，所以相对负载来说可以忽略（即RL的变化对输出无影响），但当负载取较小的值时，输出会出现较大的误差。
4.个人体会与总结
（1）本次实验让我对加法器电路有了更深入的了解，并且对常用运放有了一个整体上的认识。运用模电虚短、虚断的概念能够很方便的设计出加法器电路。在实验中，对数字电路中学到的DAC也进行了简单的仿真实验，对DAC的工作原理也有了更进一步的了解。同时，信号放大器的实验加深了我对运放的认识，同时复习了平衡电桥的相关知识，受益匪浅。
i1 =0.0140 + 0.3075i
i2 = 0.0104- 0.0338i
i3 =0.0035+ 0.3076i
i4 =0.0139- 1.1889e-06i
i5 =0.0139 + 0.3074i
各电流有效值及其初相位如表2.1所示
表2.1
2)复功率=电源电压与电流的乘积，即S=0.1191 + 2.6089i
图 1.1.1
5)分别设R1、R4为自变量，列写U5关于R1、R4的方程，求他们的导数
=-0.0183 =-0.0051
（4）个人体会与总结
（1）本次实验增进了我对网络的图论的分析方法的认识，同时自己动手，验证了特勒根定理的正确性，并且在实验中学会了利用Matlab求方程的微分，还学会了用Matlab绘制简单的函数曲线，在曲线中还可以直接直观的读出参数变化中的各个量的具体数值，十分方便，可谓受益匪浅。
（2）
根据图3.1及图3.2可以列出电路的微分方程为
=C
根据梯形法所得的递推公式
即可写出电路的迭代方程。
则 = =>
= ]
由上即可得出所需要的电路Matlab程序。
（3）仿真结果与分析
1)初始U=-1V，稳态值U=[1+12cos(wt)]V,按照以上迭代关系，从U=-1V开始迭代，依次求出从初始过渡到稳态时的所有数值，绘制曲线关系如图3.3所示
（2）本次实验进一步的加强了我对Matlab的使用熟练程度，尤其在循环的使用及画图函数的应用。同时我发现，在画图阶段，一定要对步长以及采样点的数量有一个较好的把握才能得到比较理想的曲线。并且，本次实验也让我对于语言准确性的把握上也有了进一步的提高，可谓受益匪浅。
仿真四、线性直流电路的
1.
1.了解电路仿真软件包Multisim的功能和操作方法。
（2）同时，本次实验仿真进一步帮助我更好的运用Matlab的plot（）函数，在原有的Matlab运用基础上增长了经验，使我能够运用Matlab研究更多的电路，进行更多的电路仿真与实验，受益匪浅。
仿真三、线性线路暂态响应的
（1）
1.掌握微分方程数值分析法的原理。
2.掌握RC积分电路的工作原理和工作条件。
（a）理论输出：-1.5V 仿真输出：-1.505V
（b）理论输出：-1.1V 仿真输出：-1.105V
仿真结果与预期结果几乎一致。
2)仿真结果如下
表4.4.1
仿真结果与预期结果几乎一致。
3)该电路为前端一个平衡电桥后面接一个放大器，平衡电桥提压差，在经过放大器进行放大，放大器的放大倍数K=1+2*R2/R1=6.6. 输入端一端电压不变为U1=6V，另一端U2=12*Rsensor/(R+Rsensor), Uo=K*(U1-U2)。所得结果如表4.4.2所示
4）改变频率使其从1开始逐渐增加，绘制H随W的变化曲线如图2.2所示
图 2.2
截止频率为H衰减3dB的时候对应的频率，也就是峰值的0.707倍，从图中可以找出H（jw）的截止频率为2396Hz与2246Hz，则可求出相应的带宽为50Hz；
（4）个人体会与总结
（1）本次实验让我对正弦交流电路的相量有了一个全面而深刻的认知，使我对于阻抗的应用更加得心应手，同时，借助Matlab，我很清晰直观的看到了网络函数的输出波形，对于我加深对电路理论知识的认识有了很大的提高和帮助。通过对电路的分析，我了解了滤波电路只允许特定的频率的波通过，而当电路中输入频率不同的两种信号时，则应运用叠加原理，分别计算然后叠加。
2.掌握电压、电流的测量方法。
3.巩固线性直流电路的基本知识。
4.加深对加法放大器、仪器放大器、D/A转换器的理解。
2.
仿真任务一
如图4.1所示为加法器电路。利用虚短及虚短的概念，即同、反相输入电压相等，if=i,写出输入端节点电流方程为
i1+i2+i3=i=if
即 =-
由此可得Vo=
由次，即可实现反相加法的功能
支路电压：U =[8.1097,15.6073,9.6398,14.0771,1.5301,-23.7169];
支路电流：I =[0.0405,0.0390,0.0161,0.0176,0.0015,0.0566];
2)由W=U*I=-2.8816e-013≈0；特勒根定理成立。
3)理论上R1/R2=R3/R4时，Un2=Un4=0V；此时电桥处于平衡状态此时R3=400Ω。
功率因数λ=0.0456；从电源端看进去的等效复阻抗Zeq=1.2568 -27.5400i；
3)由于Us有两个频率的输入波形，需要分开来算最后叠加在一起。可采用分压的方法求出两种电源波形对应的Uo1与Uo2，由于Uo1与Uo2频率不同，求有效值Uo时是Uo1与Uo2幅值的有效值的平方和再开根号。
由MATLAB计算的Uo=10.8864V；
大连
电路计算机辅助分析
课程名称：电路计算机辅助分析与设计
学部（学院）：电子信息与电气工程学部
专业：电气工程及其自动化
班级：电气1301
学号：
学生姓名：
仿真一、线性直流电路的
（1）
（1）学会运用网络的图论分析方法列写电路方程。
（2）掌握运用MATLAB语言编写电路分析程序的方法。
（2）
由题图可画出网络的图如图1.1.1所示，由图可列出关联矩阵并计算相关参量。
2.学习绘制滤波器的频率特性。
（2）
由图可知，可将电路各部分用复阻抗的形式表示出来，求出总电流，再用分流公式即可求出各支路电流
（3）仿真结果与分析
1)Ro=100000;L=0.001;C=4.7e-6;Gc=0.001;f1=1000;Rl=0.1;w1=2* *f1;us1=12/ ;
用总电压除以总阻抗即可求出总电流i1，在根据电流的分流关系，即可以此求出各支路电流。
当开关1单独作用时
图4.2.1
当开关2单独作用时
图4.2.2
可得输入电压表达式Vi=
则由左图可知电路的模拟输出电压为
图4.2.3
由于A节点前存在2R电阻，则
由上式可得题所求四种模拟量下的理论值（见表4.4）
仿真任务三
3.仿真结果与分析
1)比较器放大倍数为-10倍，即输出电压Uo=10*（u1+u2+u3）；
（b）
图5.4图5.5
在不同频率时电路总电流峰峰值有所不同，但整体上相差不大，1kHz方波时电流波形图见图5.4，电流峰峰值为1.21A；10kHz时，电流波形图5.5，电流峰峰值为1.03A。
2）
a)
b)
c)
d)
e)
f)
上述各电流值见表5.2、表5.3及表5.4所示
表5.2
表5.3
表5.4
S1断开，i1A、i1C由线电流变为相电流；同理S0、S1、S2断开，i1A、i1C由线电流变为相电流。由以上结果可知，中线不仅可以检察每一相电路的故障,还可以测试三相的平衡性。当平衡遭到破坏时，中线能起到平衡电流的作用。
4.个人体会与总结
（1）本次实验让我对音频扬声器系统有了一个更深的认识与理解，波形在一定误差范围内会出现小幅度失真，并且在不同输入，不同频率的输入信号也对输出波形有一定的影响。而在三相电路的仿真中，出现了很多错误，不过在仔细的更正参数以及电路自查之后出现了满意的结果，自己对于三相电路也有了更深入的了解，实践了学习的理论知识，受益匪浅。
图3.3
整体趋势是Uc从-1V积分到+1V，在这条曲线上叠加余弦信号，所以是震荡着过度到稳态过程。（在这其中可不断调整步长以及采样点的个数，来使所得图像达到最清晰的状态，图3.3即为所求u2的比较理想的曲线）
2)这一问和第一问一样，只是初始状态不变，前0.6毫秒Us=12V，之后变为-11V，所以电容为先充电，再放电，图像先上去，在下来，最后稳定在-11V，其波形如图3.4所示：
当u1=100mv，u2=0，u3=50mv时，Vo理论值由上式可求出为-1.5v
当u1=-100mv，u2=200mv，u3=10mv时，Vo理论值由ຫໍສະໝຸດ 式可求出为-1.1v仿真任务二
为了便于分析，将开关从左至右编号为1、2、3、4，将开关1上方节点视为A节点其余依次为B、C、D）。用戴维南定理，把各位数字量单独作用在A点的等效电路推到出来，然后叠加，即可得到输出电压Vo的表达式如下图4.2.1~4.2.2所示（例举两位数字量为例）
支路源电压向量：Us=[0;0;0;0;0;-24];
支路源电流向量：Is=[0;0;0;0;0;0];
列写节点电压方程：
Yn=A*Yb*A'
Isn=A*Yb*Us-A*Is
Un=inv(Yn)*Isn
U=A'*Un
I=Yb*U-Yb*Us+Is
解得：
节点电压：Un =[9.6398,1.5301,-14.0771];
（3）仿真结果与分析
1)列出关联矩阵：A=[1 0 1 0 0 -1;-1 1 0 0 1 0;0 -1 0 -1 0 1];