反馈控制理论B

反馈控制理论B

项目作业

（第2周）

完成人：

完成时间：

1.安装Multisim软件，建立工作目录。借阅参考书或下载资料，列出资料目录；综述

Multisim是什么，能做什么。

解：

资料目录：NI_Circuit_Design_Suite_14_0_1_汉化破解版；

NI_Circuit_Design_Suite_14_0_1.exe；Chinese-simplified；NI License Activator 1.2。

（1）Multisim是以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

（2）使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

2.设计电路仿真方案，利用5个电阻元件验证KVL。

解：

根据KVL关系得，串联的元件我们视它为一条支路在一条支路中电流处处相等，结点电电流之和为0，一个回路中各处电压之和为0.电路设计及其结果如图2所示

图2 五电阻构成电路

由图中结果可得：结点1处电流之和I1+I2+I3=0，得出结论：结点处电流之和为0。同样，在回路1中，各支路电压U4+U5+U6=0，得出结论：回路中各处电压之和为0。KVL定律成立。

3.在Multisim中用三极管元件构建一个如图所示的分压偏置共射极放大电路，

[1] 计算其直流工作点Q相关各参数和交流增益；

解：

通过对静态工作点得计算得出下图3-11的结果

图3-11 静态工作点的计算过程

计算结果及计算过程如图3-11所示。

该电路的最小信号模型及其交流电压增益计算如图3-12所示

图3-12 交流信号最小模型

[2] 设置电压信号源10mV，频率1kHz，用虚拟示波器测试其输入输出关系，描述示波

器所示曲线的特征【注：包括从虚拟示波器上读出的频率、幅值、形状特征等】

解：

通过对相关数值的设定以及相关器件值的设定，得出图3-2所示的测量结果

图3-2 虚拟示波器测试输入输出结果

针对测试结果可知：输出信号与输入信号反向，但是输出周期与输入周期相同，及频率相等；输出幅值为500mV，其中输入幅值为12.0mV；输入与输出函数均为正弦函数。测试结果与计算结果相近。

4.下载阅读不少于1份OP07的datasheet，利用运放OP07分别构建一个增益为+10和-10

倍增益的放大电路，并验证效果。

解：

OP07资料图4-1

图4-1 OP07相关资料

通过对资料的学习即研究，我们设计的电路，以及经过仿真实验得到下面的结果，如图4-

2和图4-3

图4-2 +10倍增益的放大电路

图4-3 -10倍增益的放大电路

从该结果中可以明显看出U1=V3*10，U2=V3*(-10)。

5.下载阅读不少于1份LM324的datasheet，利用LM324构建一个加法电路，并验证效果。

解：

下图5-1为LM324相关下载资料

图5-1 LM324相关资料

通过电路设计以及对电路进行的模拟仿真得到图5-2的结果

图5-2 LM324的加法电路

根据实验结果，U2=（V1+V2）*10，即得到了我们想要的加法电路。

6.利用OP07构建一个电压跟随器，分别测试（Vpk10mv、1kHz)、(Vpk10mv、1MHz)、(VpK1V、1kHz) · (VpklV、200kHz)这四组输入信号的跟随效果，描述差别。

解：

根据电路即仿真得到下图结果

图6-1 OP07电压跟随器10mV 1kHz

图6-2 OP07电压跟随器10mV 1MHz

图6-3 OP07电压跟随器1V 1kHz

图6-4 OP07电压跟随器1V 200kHz

图6-1和图6-3输出信号还是正常的正弦信号，其他两个实验结果得到的输出信号均不是正弦信号，跟随效果失效，输出信号失真，其中图6-2（1MHz）得到的输出信号严重与输入信号不符，跟随效果特别不明显。

7.设计电路仿真方案，构建一个一阶无源RC低通滤波电路，利用阶跃电压信号，验证理

解惯性环节的含义；变换一组R、C参数，比较与之前响应曲线的差异。

解：

什么是惯性环节？如何验证惯性环节？

惯性环节的输出一开始并不与输入同步按比例变化，直到过渡过程结束,y(t)才能与x(t)保持比例。这就是惯性地反映。惯性环节的时间常数就是惯性大小的量度。凡是具有惯性环节特性的实际系统，都具有一个存储元件或称容量元件，进行物质或能量的存储，如电容、热容等。由于系统的阻力，流入或流出存储元件的物质或能量不可能为无穷大，存储量的变化必须经过一段时间才能完成，这就是惯性存在的原因。根据电路图设计在Multisim软件上的仿真，得到图7的效果

图7-1 惯性环节仿真

从图中我们可以看到输出得到了一个对数函数的曲线，前期比较平缓（惯性），后期呈现出直线下降的趋势。通过对电阻和电容值的改变我们又得到一组结果如图7-2

图7-2 电阻电容值改变的惯性环节仿真

从图中我们可以看到，输出信号在开始平缓的部分时间特别短暂，相对于开始一组结果，时间更加短，而且后续的下降速度也比刚才的快很多。R1的改变，对输出结果的影响很大。

8.设计电路仿真方案，利用运放构建一个反相积分器，验证理解积分环节的含义。

解：

积分环节是什么？积分环节又有哪些含义？