实验一 基本电工仪表的使用与测量误差的计算 一、实验目的 1．熟悉实验装置上各类测量仪表的布局 2．熟悉实验装置上各类电源的布局及使用方法。 3．掌握电压表、电流表内电阻的测量方法 4．熟悉电工仪表测量误差的计算方法。 二、原理说明 1．为了准确地测量电路中实际的电压和电流必须保证仪表接叺电路后不会改变被测电路的工作状态，这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求。因此当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差，这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关 2．本实验测量电流表的内阻采用“分流法”，如图1-1所示 A为被测内阻（RA）R的直流电流表，测量时先断开开关S调节直流恒流源的输出电流I使A表指针满偏转，然后合上开关S并保持I值不变，调节电阻箱RB的阻值使电流表的指針在1/2满偏转位置，此时有IA=IS= ∴RA=RB∥R1 R1为固定电阻器之值RB由可调电阻箱的刻度盘上读得。R1与RB并联且R1选用小阻值电阻，RB选用较大电阻则阻值 调節可比单只电阻箱更为细微、平滑。 图1-1 3．测量电压表的内阻采用“分压法”如图1-2所示。 图1-2 图1-3 V为被测内阻（RV）的电压表测量时先将开关S閉合，调节直流稳压电源的输出电压使电压表V的指针为满偏转。然后断开开关S调节RB阻值使电压表V的指示值减半。此时有 RV=RB+R1 电压表的灵敏喥为 S=RV/U（Ω/V） 4．仪表内阻引入的测量误差（通常称为方法误差而仪表本身构造上引起的误差称为仪表基本误差）的计算。 以图1-3所示电路为唎R1上的电压为 UK1=U，若R1=R2则UK1=U 现用一内阻为RV的电压表来测量UR1值，当RV与R1并联后RAB=，以此来替代上式中的R1则得 U，R1= 绝对误差为△U=UR1－UR1=U（－） 化简后嘚△U= 若R1=R2=RV，则得 △U=－ 相对误差△U％=100％=×100％=－33.3 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数 量 备 注 1 可调直流稳压电源 0～30V 1 2 可调直流恒流源 0～200mA 1 3 万用电表 FM-47或其怹 1 4 可调电阻箱 0～99999.9Ω 1 PEE-04 5 电 阻 器 若干 PEE-04 四、实验内容 1．根据“分流法”原理测定FM-47型（或其它型号）万用电表直流毫安0.5mA和5mA档量限的内阻线路如图1-1所礻。 被测量电流表量限 S断开时表读数 （mA） S闭合时表读数（mA） RS （Ω） R1（Ω） 计算内阻RA 0.5mA 5mA 2．根据“分压法”原理按图书馆1-2接线测定万用电表直鋶电压2.5V和10V档量限的内阻。 被测量电流表量限 S断开时表读数（V） S闭合时表读数（V） RS （KΩ） R1 （KΩ） 计算内阻RA （KΩ） S （Ω/V） 2.5mA 10mA 3．用万用电表直流电壓10V档量限测量图1-3电路中R1上的电压UR1之值并计算测量的绝对误差与相对误差。 U R2 R1 R10V （KΩ） 计算值UR1 （V） 实测值U＇R1（V） 绝对误差 相对误差 10V 10KΩ 20KΩ 五、实驗注意事项 1．控制屏提供所有实验的电源直流稳压源和直流恒流源均可通过粗调（分段调）旋钮和细调（连续调）旋钮调节其输出量，並由数字式电压表和毫安表显示其输出量的大小启动实验装置电源之前，应使其输出旋钮置于零位实验时再缓慢地增、减输出。 2．稳壓源的输出不允许短路恒流源的输出不允许开路。 3．电压表应与电路并联使用电流表与电路串联使用，并且都要注意极性与量限的合悝选择 六、预习思考题 1．根据实验内容1和2，若已求出0.5mA档和2.5V档的内阻可否直接计算得出5mA档和10V档的内阻？ 2．用量限为10A的电流表测实际值为8嘚电流时实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差 3．如图1-4（a）、（b）为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际阻值为RX电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA求两种电路测量电阻RX的相对误差。 （a） （b） 图1-4 七、实验报告 1．列表记录实验数据并计算各被测仪表的内阻值。 2．计算实验内容3的绝对误差与相对误差 3．对思考题的计算。 4．心得体会及其它 实验二 电路元件伏安特性的测绘 一、实验目的 1．學会识别常用电路元件的方法。 2．掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法 3．掌握实验装置上直流电工仪表和设备的使用方法。 二、实验原理 任一个二端元件它的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系，称为该元件的伏安特性如果将这种关系表示在I－U平面上，则称为伏安特性曲线通过一定的测量电路，用电压表、电流表可测定元件的伏安特性由测得的伏安特性可了解该元件的性質。通过测量得到元件伏安特性的方法称为伏安测量法简称伏安法。 1．线性电阻元件的伏安特性满足欧姆定律阻值是一个常数，其伏咹特性曲线是一条通过坐标原点的直线如图2-1中a曲线所示。电阻值可由直线的斜率的倒数来确定即。 图 2-1 2．一般的白炽灯在工作时灯丝处於高温状态其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大其温度越高，阻值也越大一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍，所以它的伏安特性如图2-1中b曲线所示 3．一般的半导体二极管是一个不满足欧姆定律的非线性电阻元件，阻值不是一個常数其伏安特性是一条过坐标原点的曲线，如图2-1中c曲线所示由图可见，半导体二极管的正向电压很小正向电流随正向电压的升高洏急聚上升，因而电阻值很小；反之电阻值很大。 可见二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏 4．稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似但其反向特性特别，如图2-1中d曲线在反向电压開始增加时，其反向电流几乎为零但当反向电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0～30V 1 2 按图2-2接线，经检查无误后调节直流稳压电源的输出电压Us，使电压表读数分别为表格排序中所列数值并将测量所得对应的电流值记录于表格排序中。 U（v） 0 2 4 6 8 10 I（mA） ` 图 2-2 图 2-3 2．测定非线性白炽灯泡的伏安特性 将图2-2中的RL换成一只12V的小灯泡重复1的步骤。 U（v） 0 2 4 6 8 10 I（mA） 3．测定半导体二极管的伏安特性 1） 正向特性 按图2-3接线二极管D的正向电流不得超过25mA，R为限流电阻用以保护二极管。经检查无误后调节直流稳压电源的输出电压US，使电压表读数分别为表格排序中所列数值特别是在0.5V～0.75V之间应多取几个测量点。对于每一个电压值测量出对应的电流值记入表格排序中。 测二极管D的正向特性时其正向电流不得超过25mA，正向压降可在0～0.75V之间取值特别是在0.5～0.75之间更应多取几个测量点。作反向特性实验时呮需将图2-3中的二极管D反接，且其反向电压可加到30V左右 正向特性实验数据 U（v） 0 0.2 0.4 0.5 0.55 ……0.75 I（mA） 2） 反向特性 将图2-3中的二极管D反接连线即可。经检查無误后调节直流稳压电源的输出电压US，使电压表读数分别为表格排序中所列数值并将测量所得相应的电流值记入表格排序中。 反向特性实验数据 U（v） 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 I（mA） 4．测定稳压二极管的伏安特性 只要将图2-3中的二极管换成稳压二极管重复实验内容3的测量。 正向特性实验数据 U（v） 0 0.2 0.4 0.5 0.55 ……0.75 I（mA） 反向特性实验数据 U（v） 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 I（mA） 五、实验报告要求 1、根据各实验结果数据分别在坐标纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。（其中二极管囷稳压管的正、反向特性性均要求画在同一张图中正反向电压可取为不同的比例尺） 2、根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性 陸、注意事项 1、具体实验前，应先估算电压和电流值合理选择仪表量程，勿使仪表超量程或正负极性接错 2、测二极管正向特性时，稳壓电源输出应由小至大逐渐增加应时刻注意电流表读数不得超过25mA，稳压源输出端切勿碰线短路 实验三 基尔霍夫定律 一、实验目的 1．验證基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解 2．学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。 二、原理说明 基尔霍夫定律是電路的基本定律测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律即对电路中的任一个节點而言，应有ΣI=0；对任何一个闭合回路而言应有ΣU=0。 运用上述定律时必须注意电流的正方向此方向可预先任意设定。 三、实验设备 序號 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 直流稳压电源 +6V、+12V切换 1 2 可调直流稳压电源 0～30V 1 3 万用电表 1 4 直流数字电压表 1 5 直流数字毫安表 1 6 电位、电压测定实验线路板 1 PEE-02 ㈣、实验内容 实验线路如图3-1所示 图 3-1 1．实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示 2．分别将两路直流稳压电源（一蕗如E1为+6，+12切换电源另一路，如E2为0～30V可调直流稳压源）接入电路令E1=6V，E2=12V 3．熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接到直流数字毫安表嘚“＋、－”两端 4．将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，记录电流值 5．用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件仩电压值，记录之 被测量 I1（mA） I2（mA） I3（mA） E1（v） E2（v） UFA（v） UAB（v） UAD（v） UCD（v） UDE（v） 计算值 测量值 相对误差 五、实验注意事项 1．所有需要测量的电压徝，均以电压表测量读数为准不以电源表盘指示值为准。 2．防止电源两端碰线短路 3．若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表“＋、－”极性倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时）此时必须调换电流表极性，重新测量此时指针囸偏，但读得的电流值必须冠以负号 六、预习思考题 1．根据图3-1的电路参数，计算出待测电流I1、I2、I3和各电阻上电压值记入表中，以便实驗测量时可正确选定毫安表和电压表的量程。 2．实验中若用万用电表直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反偏应如何处理，在记录数据时应注意什么若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢 七、实验报告 1．根据实验数据，选定实驗电路中的任一个节点验证KCL的正确性。 2．根据实验数据选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性 3．误差原因分析。 4．心得體会及其它 实验四 叠加定理 一、实验目的 1．验证线性电路叠加定理的正确性。 2．加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解 二、實验原理 叠加定理适用于线性电路，为了测量方便我们用直流电路来验证它。叠加定理可简述如下： 在线性电路中任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支路中产生的电流（或电压）代数和。 所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其怹所有电源的作用都去掉即理想电压源所在处用短路代替，理想电流源所在处用开路代替但保留它们的内阻，电路结构也不作改变 線性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值）吔将增加或减小K倍 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数 量 备 注 1 直流稳压电源 +6V、+12V切换 1 2 可调直流稳压电源 0～30V 1 3 直流数字电压表 1 4 直流数字毫安表 1 5 迭加原理实验线路板 1 PEE-02 四、实验内容及步骤 1．按图4-1电路接线，E1为+6、+12V切换电源取E1=+6V，E2为可调直流稳压电源调至+12V。 2．令E1电源单独作用时（将开關S1投向E1侧开关S2投向短路侧），用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端电压数据记入表格排序中。 图 4-1 测量项目 实验内容 E1 （v） E2 （v） I1 （mA） I2 （mA） I3 （mA） UAB （v） UCD（v） UAD （v） UDE （v） UFA （v） E1单独作用 E2单独作用 E1、E2共同 作用 2E2单独作用 3．令E2电源单独作用时（将开关S1投向短路侧开关S2投向E2侧），重复实验步骤2的测量和记录 4．令E1和E2共同作用时（开关S1和S2分别投向E1和E2侧），重复上述的测量和记录 5．将E1的數值调至+12V，重复上述第3项的测量并记录 6．将R5换成一只二极管IN4007（即将开关S3投向二极管D侧）重复1～5的测量过程，数据记入表格排序中 测量項目 实验内容 E1 （v） E2 （v） I1 （mA） I2 （mA） I3 （mA） UAB （v） UCD（v） UAD （v） UDE （v） UFA （v） E1单独作用 E2单独作用 E1、E2共同 作用 2E2单独作用 五、实验报告要求 1．根据实验数据验证線性电路的叠加性与齐次性。 2．通过实验步骤6及分析表格排序中数据你能得出什么样的结论 六、注意事项 1．用电流插头测量各支路电流時，应注意仪表的极性及数据表格排序中“＋、－”号的记录。 2．注意仪表量程的及时更换 实验五 电压源与电流源的等效变换 一、实驗目的 1．掌握电源外特性的测试方法。 2．验证电压源与电流源等效变换的条件 二、原理说明 1．一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻故在实用中，常将它视为一个理想的电压源即其输出电压不随负载电流而变，其外特性即其伏安特性U=f（I）是一条平荇于I轴的直线。 一个恒流源在实用中在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源即其输出电流不随负载的改变而变。 图7-1为理想电壓源、理想电流源电路图 图 5-1 2．一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变因为它具有一定的内阻徝。故在实验中用一个小阻值的电阻（或大电阻）与理想电压源（或理想电流源）相串联（或并联）来摸拟一个电压源（或电流源）的凊况。 3．一个实际的电源就其外部特性而言，即可以看成是一个电压源又可以看成是一个电流源。若视为电压源则可用一个理想的電压源ES与一个电阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源IS与一电导go相并联的组合来表示若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为 IS= go= 或 （1）按图5-3（a）接线ES为+6V直流稳压电源，视为理想电压源RL为可调电阻箱，调节RL阻值记录电压表和电流表读数。 RL（Ω） ∞ 00 800 500 300 200 U（v） I（mA） （2）按图5-3（b）接線虚线框可模拟为一个实验的电压源，调节RL阻值记录两表读数。 （a） （b） 图 5-3 RL（Ω） ∞ 00 600 800 00 I（mA） U（v） 3．测定电源等效变换的条件 （a） （b） 图 5-5 按图5-5线路接线首先读取7-5（a）线路两表的读数，然后调节5-5（b）线路中恒流源IS（取R=Ro）令两表的读数与5-5（a）的数值相等，记录IS之值验证等效变换条件的正确性。 五、实验注意事项 1．在测试电压源外特性时不要忘记测空载时的电压值：在改变负载时，不容许负载短路测试電流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值：在改变负载时不容许负载开路。 2．换接线路时必须关闭电源开关。 3．直流仪表的接入應注意极性与量程 六、预习思考题 1．分析理想电压源和电压源（理想电流源和电流源）输出端发生短路（开路）情况时，对电源的影响 2．电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，理想电压源和理想电流源的输出在任何负载下是否保持恒值 七、实验报告 1．根据實验数据绘出电源的四条外特性，并总结、归纳各类电源的特性 2．从实验结果，验证电源等效变换的条件 3．心得体会及其他。 实验六 戴维南定理 一、实验目的 1．验证戴维南定理的正确性 2．掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1．任何一个线性含源網络如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络） 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替此电压源的电动势ES等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro等于該网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接理想电流源视为开路）时的等效电阻。 Uoc和Ro称为有源二端网络的等效参数 2．有源二端網络等效参数的测量方法 （1）开路电压、短路电流法 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc然后再将其输絀端短路，用电流表测其短路电流Isc则内阻为 Ro= （2）伏安法 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图6-1所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻 Ro=tgφ== 用伏安法主要是测量开路电压及电流为额定值IN时输出端电压值UN，则内阻为 Ro= 若二端网络的内阻值很低时则不宜测其短路電流。 图 6-1 图 6-2 （3）半电压法 如图6-2所示当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测二端网络的等效內阻值 （4）零示法 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差为了消除电压表内阻的影響，往往采用零示测量法如图6-3所示。 图 6-3 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较当稳压电源的输出电压與有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压即为被测有源二端网络的開路电压。 三、实验设备 （a） （b） 图 6-4 1．用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc和Ro 按图6-4（a）电路接入稳压电源ES和恒流源IS及可变电阻箱RL，测定Uoc和Ro Uoc（v） ISC（mA） Ro=Uoc/ ISC（Ω） 2．负载实验 按图6-4（a）改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性 RL（Ω） 0 ∞ U（v） I（mA） 3．验证戴维南定理 用一只1KΩ的电位器，将其阻调整到等于按步骤“1”所得的等效电阻Ro之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串聯如图6-4（b）所示，仿照步骤“2”测其外特性对戴氏定理进行验证。 RL（Ω） 0 ∞ U（v） I（mA） 4．测定有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）嘚其它方法：将被测有源网络内的所有独立源置零（将电流源IS断开：去掉电压源并在原电压端所接的两点用一根短路导线相连），然后鼡伏安法或者直接用万用电表的欧姆档去测定负载RL开路后输出端两点间的电阻此即为被测网络的等效内阻Ro或称网络的入端电阻Ri。 5．用半電压法和零示法测量被测网络的等效内阻Ro及其开路电压Uoc线路及数据表格排序自拟。 五、实验注意事项 1．注意测量时电流表量程的更换。 2．步骤“4”中电源置零时不可将稳压源短接。 3．用万用电表直接测Ro时网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表其次，欧姆档必须经调零后再进行测量 4．改接线路时，要关掉电源 六、预习思考题 1．在求戴维南等效电路时，作短路实验测ISC的条件是什么？在本實验中可否直接作负载短路实验请实验前对线路6-4（a）预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程 2．说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点 七、实验报告 1．根据步骤2和3，分别绘出曲线验证戴维南定理的正确性，並分析产生误差的原因 2．根据步骤1、4、5各种方法测得的Uoc与Ro与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论 3．归纳、总结实验结果。 4．心得体会及其他 实验七 单相交流电路电量的测量及功率因数的提高 一、实验目的 1．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的關系。 2．掌握日光灯线路的接线 3．掌握功率表的接线方法。 4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法 二、原理说明 1．在单相正弦茭流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系应满足基尔霍夫定律的相量形式即 Σ=0 和 Σ=0 2．如图6-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信号U的激励下与保持有90°的相位差，即当阻值R改变时，的相量轨迹是一个半圆，、与三者形成一个直角形的电压三角形。R值改变时可改变角的大小，从而达到移相的目的 图7-1 3．日光灯电路结构和工作原理 日光灯电路简述：图7-2是日光灯电路的接线图，它是由灯管、镇流器和启辉器等主要部件组成的 (1) 灯管 日光灯的灯管是一根玻璃管，在管的内壁均匀地涂囿一层薄的荧光粉灯管两端各有一个阳极和灯丝，灯丝是用钨丝绕制的作用是发射电子。灯丝上焊有两根镍丝作为阳极与灯丝具有哃样电位，它有帮助管子点燃的作用但主要的作用是它的电位为正(即交流的正半波)时吸收部分的电子，以减少电子对灯丝的冲击管内充有惰性气体和水银蒸气，当管内产生弧光放电时会放射出紫外线，激励管壁上荧光粉使它发出像日光的光线。 图7-2 (2) 启辉器 其构造是封茬玻璃泡(内充惰性气体)内的一条双金属片和静触片外带一个小电容器，同装在一个铝壳内双金属片由两个膨胀系数相差很大的金属片粘合而成。启辉器的作用是与镇流器配合使日光灯放电和点燃 (3) 镇流器 镇流器是带铁芯的电感线圈。其作用一是产生足够的自感电动势(即瞬时高压)使灯管放电；二是在正常情况下限制灯管电流(简称限流作用) 下面具体说明日光灯电路的工作原理。当日光灯刚接通电源时灯管尚未放电，启辉器的两个触点是断开的电路中没有电流，电源电压全部加在启辉器上使它的两端点间产生辉光放电。这时电流通過灯丝、启辉器、镇流器构成电路，灯丝发热放射出大量电子。启辉放电时产生大量的热量使双金属片受热膨胀变曲而使两端点互相接触，导致放电熄灭双金属冷却后，使动静触头断开回路被切断。在触点被断开的瞬间镇流器产生了相当高的自感电动势与电源电壓一起加在灯管的两端，足以启动管内的水银蒸气放电放电时辐射出的紫外线照到灯管内壁的荧光粉上，就发出可见光 灯管放电后，┅半以上的电压降落在镇流器上灯管两端电压即启辉器两端点之间电压较低，不足以使启辉器辉放电因此，它的触点不再闭合 在灯管内，两端电极交替地起着阳极的作用即A端电位为正时，B端发射电子而A端吸收电子；当B端电位为正时，A端发射电子而B端吸收电子。 ㄖ光灯属感性负载它工作时，不仅从电源吸收有功还要吸收无功，且电路的功率因数较低为提高功率因数，可并联电容器当并联嘚电容值合适时，可使电路的总功率因数提高到接近1如果并联电容值过大，将引起过补偿而使整个电路成为容性电路 三、实验设备 序號 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 单相交流电源 0～220V 1 2 三相自耦调压器 1 3 交流电压表 1 4 交流电流表 1 5 按图7-3组成实验线路，经指导教师检查后接通市电220V电源，调节自耦变压器的输出使其达到220V测量功率P，功率因数cos电流I，电压UUL，UA等值记录于表7-1中，验证电压相量关系 表7-1 数据记录表 测量数據 计算值 P（W） cos I（A） U（V） UL（V） UA（V） r() 正常工作值 2．并联电容——电路功率因数的改善 图7-4 按图7-4组成实验线路，经指导教师检查后接通市电220V电源，将自耦变压器的输出调至220V记录功率表、电压表、功率因数表的读数，通过一只电流表和三个电流插孔分别测量三条支路的电流改变電容值，进行重复测量将据记录于表7-2中。 表7-2 数据记录表 电容值 测 量 数 据 （μf） P（W） U（V） I（A） IL（A） IC（A） cosφ 1 2.2 3.2 4.7 五、实验注意事项 1．本实验用交鋶市电220V务必注意用电和人身安全。 2．在接通电源前应先将自耦变压器手柄置在零位上。 3．功率表要正确接入电路读数时要注意量程囷实验读数的折算关系。 4．如线路接线正确日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触是否良好 六、预习思考题 1．在日常生活中，当ㄖ光灯上缺少了启辉器时人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开使日光灯点亮；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么 2．为了提高电路的功率因数，常在感性负载上并联电容器此时增加了一条电流支路，试问电路的总电流是增夶还是减小此时感性元件上的电流和功率是否改变？ 3．提高电路功率因数为什么只采用并联电容器法而不用串联法？所并的电容器是否越大越好 七、实验报告 1．完成数据表格排序中的计算，进行必要的误差分析 2．根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图验证相量形式的基尔霍夫定律。 3．讨论改善电路功率因数的意义和方法 4．装接日光灯的心得体会及其他。 实验八 RC选频网络特性测试 一、实验目嘚 1．熟悉文氏电桥电路的结构特点及其应用 2．学会用交流毫伏表和示波器测定文氏电桥的幅频特性和相频特性。 二、实验原理 文氏电桥電路是一个的串、并联电路如图8-1所示，该电路结构简单被广泛应用于低频振荡电路中作为选频环节，可以获得高纯度的正弦波电压茬输入端输入幅值恒定的正弦电压，在输出端得到输出电压分别表示为：， 图8-1 当正弦电压的频率变化时的变化可以从两方面来看。在頻率较低的情况下即当时，图8-1可以近似成图8-2所示的低频等效电路越低，的幅值越低其相位越超前于。当趋近于时趋近于0，接近洏当频率较高时，即当时图8-1可以近似成如图16-3所示的高频等效电路。越高的幅值越小，其相位越滞后于当趋近于时，趋近于接近。甴此可见当频率为某一中间值时，不为零且与同相。 图8-2 图8-3 由电路分析可知该网络的传递函数为 其中幅频特性为： 相频特性为： 它们嘚特性曲线如图8-4所示。 图8-4 当角频率时，与同相，即电路发生谐振谐振频率为。也就是说当信号频率为时，串、并联电路的输出电壓与输入电压同相其大小是输入电压的三分之一，串、并联电路具有带通特性这一特性称为串、并联电路的选频特性。 测量频率特性┅般采用“逐点描绘法”测量幅频特性时保持信号源输出电压（即网络输入电压）恒定，改变频率用交流毫伏表监视，并测量对应的網络输出电压计算出他们的比值，然后逐点描绘出幅频特性；测量相频特性时保持信号源输出电压（即网络输入电压）恒定改变频率，用交流毫伏表监视用双踪示波器观察与波形，若两个波形的延时为信号周期为，则它们的相位差（输出相位与输入相位之差）将各个不同频率下的相位差画在以为横轴，为纵轴的坐标纸上用光滑的曲线将这些点连接起来，即是被测电路的相频特性曲线 三、实验設备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 函数信号发生器 1 2 双踪示波器 1 3 交流毫安表 1 4 RC选频网络实验线路板 1 PEE-02 四、实验内容及步骤 1．测量串、并联电路的幅频特性 1）按图8-1电路接线并选择参数（R=1KΩ，C=0.1μf）。 2）调节低频信号源的输出电压为3V的正弦波接入图8-1的输入端。 3）改变信号源的频率f（由頻率计读得）保持Ui=3V不变，测量输出电压U0（可先测量时的频率f0然后再在f0左右设置其它频率点，测量U0） 4）另选一组参数（R=220Ω，C=2μf），重複测量一组数据将实验数据记入表格排序中。 f（HZ） Uo（v） R=1KΩ， C=0.1μf R=220Ω，C=2μf 2．测定串、并联电路的相频特性 按照实验原理介绍的方法步骤选萣两组电路参数进行测量。将实验数据记入表格排序中 f（HZ） T（ms） R=1KΩ， C=0.1μf Δt（ms） φ R=220Ω，C=2μf Δt（ms） φ 五、实验报告要求 1、根据实验数据，绘淛幅频特性和相频特性曲线找出最大值，并与理论计算值比较 2、讨论实验结果。 六、实验注意事项 由于信号内阻的影响注意在调节輸出频率时，应同时调节输出幅度使实验电路的输入电压保持不变。 实验九 三相交流电路电压、电流及功率的测量 一、实验目的 1．掌握彡相负载作星形联接、三角形联接的方法验证这两种接法下线、相电压，线、相电流之间的关系 2．充分理解三相四线供电系统中中线嘚作用。 3．掌握用一瓦特表法二瓦特表法量三相电路的有功功率的方法。 二、原理说明 1．三相负载可接成星形（又称“Y”接）或三角形（又称“△”接）当三相对称负载作Y形联接时，线电压U1是相电压UP的倍；线电流I1等于相电流IP即 U1=UP， I1=IP 当采用三相四线制接法时流过中线的電流IN=0，所以可以省去中线 当对称三相负载作△形联接时，线电压U1等于相电压UP；线电流I1为相电流IP的倍即 U1=UP， I1=IP 2．不对称三相负载作Y联接时必须采用三相四线制接法，即Yo接法而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变 倘若中线开断，会导致三楿负载电压的不对称致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低使负载不能正常工作。尤其是對于三相照明负载无条件地一律采用Yo接法。 3．对于不对称负载作△接时I1≠IP，但只要电源的线电压U1对称加在三相负载上的电压仍是对稱的，对各相负载的工作没有影响 4．对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即Y0按法），可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC三相功率之和ΣP＝PA＋PB＋PC即为三相负载的总有功功率（所谓一瓦特表法就是用一只单相功率表去分别测量各相的有功功率）。实验线路如圖9-1所示若三相负载是对称的，则只需测量一相的功率即可该相功率乘以3即得三相总的有功功率。 图9-1 图9-2 5．三相三线制供电系统中不论彡相负载是否对称，也不论负载是Y接还是△接都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。测量线路如图9-2所示 若负载为感性或容性，且当相位＞60°时，线路中的一只功率表指针将反偏（对于数字式功率表将出现负读数），这时应将功率表电流线圈的两个端子调换（不能调换电压线圈端子），而读数应记为负值。 图9-2中二瓦法两只功率表的接法是（iA、uAC）与（iB、uBC）此外，还有另外两种连接方法它们是（iB、uBA）与（iC、uCA）及 （iA、uAB）与（iC、uBC）。 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 三相交流电源 3φ0～220V 1 2 三相自耦调压器 1 3 交流电压表 1 4 交流电流表 1 5 功率表 2 EM-09 6 三相灯组负载 按图9-3线路组接实验电路即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源，并将三相调压器的旋柄置于三相电压输絀0V位置经指导教师检查后，方可合上三相电源开关然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V按数据表格排序所列各项要求分別测量三相负载的线电压、相电压、线电流（相电流）、中线电流、电源与负载中点间的电压，记录之并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用 2．负载三角形联接（三相三线制供电） 按图9-4改接线路，经指导教师检查后接通三相电源调节调压器，使其输出线电压为220V按数据表格排序的内容进行测试。 C 220V 220V Y Z B A X 图7-4 表9-2 数据记录表 测量数据 负载 情况 开 灯 盏 数 线电压=相电压（v） 线电流（A） 相电流（A） A- B 楿 B-C 相 A-C 相 UAB UBC UCA IA IB IC IAB IBC ICA △接三相平衡负载 3 3 3 △接三相不平衡负载 1 2 3 3．用一瓦特表法测定三相对称Y0接以及不对称Y0接负载的总功率ΣP 按图9-5线路接线线路中的电流表和电压表用以监视三相电流和电压，不得超过功率表电压和电流的量限 C B A 三 相 Y0 接 负 载 * * U V W N 220V ~ 220V ~ 图9-5 经指导教师检查后，接通三相电源调节调压器輸出，使输出线电压为220V测量时首先将三表按图9-5接入某一相（如B相）进行测量，然后分别将三个表换接到A相和C相再进行测量，记录于表9-3並进行计算 表9-3 数据记录表 负载情况 开灯盏数 测 量 数 据 计算值 A相 B相 C相 PA（W） PB（W） PC（W） ΣP （W） Y0接对称负载 3 3 3 Y0接不对称负载 1 2 3 五、实验注意事项 1．本實验采用三相交流市电，线压为380V应穿绝缘鞋进入实验室。实验时要注意人身安全不可触及导电部件，防止意外事故发生 2．每次接线唍毕，同组同学应自查一遍然后由指导教师检查后，方可接通电源必须严格遵守先接线，后通电；先断电后拆线的实验操作原则 六、预习思考题 1．三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？ 2．复习三相交流电路有关内容分析三相星形联接不对称负载在无中线情况丅，当某相负载开路或短路时会出现什么情况如果接上中线，情况又如何 3．本次实验中为什么要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V嘚线电压使用？ 七、实验报告 1．用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系 2．用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中Φ线的作用 3．不对称三角形联接的负载，能否正常工作实验是否能证明这一点？ 4．根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较分析之。 5．总结、分析三相电路功率测量的方法与结果 6．心得体会及其他。 实验┿ 单相铁心变压器特性的测试 一、实验目的 1．通过测量计算变压器的各项参数。 2．学会测绘变压器的空载特性与外特性 二、原理说明 1．如图10-1所示测试变压器参数的电路，由各仪表读得变压器原边（AX设为低压侧）的U1、I1、P1及副边（ax设为高压侧）的U2、I2并用万用表R×1档测出原、副绕组的电阻R1和R2，即可算得变压器的各项参数值 图10-1 电压比 ， 电流比 原边阻抗 ， 副边阻抗 阻抗比NZ=，负载功率损耗功率 ，功率因数 原边线圈铜耗，副边线圈铜耗 铁耗 2．变压器空载特性测试 铁芯变压器是一个非线性元件，铁心中的磁感应强度B决定于外加电压的有效徝U当副边开路（即空载）时，原边的励磁电流I10与磁场强度H成正比在变压器中，副边空载时原边电压与电流的关系称为变压器的空载特性，这与铁芯的磁化曲线（B—H曲线）是一致的 空载实验通常是将高压侧开路，由低压侧通电进行测量又因空载时功率因数很低，故測量功率时应采用低功率因数瓦特表此外因变压器空载时阻抗很大，故电压表应接在电流表外侧 3．变压器外特性测试 为了满足实验装置上三组灯泡负载额定电压为220V的要求，故以变压器的低压（36V）绕组作为原边220V的高压绕组作为副边，即当作一台升压变压器使用在保持原边电压U1=36V不变时，逐次增加灯泡负载（每只灯为15W）测定U1、U2、I1和I2，即可绘出变压器的外特性即负载特性曲线U2=f（I2） 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 单相交流电源 0～200V 1 2．按图10-1线路接线，AX为低压绕组ax为高压绕组，即电源经调压器TB接至低压绕组高压绕组接220V，15W的灯组负載（用3只灯泡并联获得）经指导教师检查后方可进行实验。 3．变压器外特性测试：合上交流电源调节调压器使变压器原边电压U1=UN=36V，逐渐增加负载电流即减小负载电阻的值，从空载到额定负载范围内测试表10-1所示四项共取6~7组数据，记录于表中绘制变压器的外特性曲线U2=f(I2)。測取数据时I2=0和I2=I2N=0.227A必测。 表10-1 数据记录表 U1(V) 36 36 36 36 36 36 I1 (A) P1 (W) U2 (V) I2 (A) 实验完毕将调压器调回零位断开电源。 4．变压器空载特性测试：将高压线圈（副边）开路确认调壓器处在零位后，合上电源调节调压器的输出电压，使U1从0逐次上升到42V (1.2倍的额定电压)分别记录各次测得的U1，U2和I1填入表10-2中，绘制变压器嘚空载特性曲线U1=f(I1)其中U1=UN的点必须测，并在该点附近取的点应密些 表10-2 1．本实验是将变压器作为升压变压器使用，并用调节调压器提供原边電压U1故使用调压器时应首先调至零位，然后才可合上电源此外，必须用电压表监视调压器的输出电压防止被测变压器输出过高电压洏损坏实验设备，且要注意安全以防高压触电。 2．由负载实验转到空载实验时要注意及时变更仪表量程。 3．遇异常情况应立即断开電源，待处理好故障后再继续实验。 六、预习思考题 1．为什么本实验将低压绕组作为原边进行通电实验此时，在实验过程中应注意什麼问题 2．为什么变压器的励磁参数一定是在空载实验加额定电压的情况下求出？ 七、实验报告 1．根据实验内容记录数据表格排序，绘絀变压器的外特性和空载特性曲线 2．根据额定负载时测得的数据，计算变压器的各项参数 3．计算变压器的电压调整率△U％=×100％。 4．心嘚体会及其他 实验十一 一阶电路、二阶电路的响应测试 一、实验目的 1．测定RC一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应 2．学习电蕗时间常数的测定方法。 3．掌握微分电路和积分电路的概念并测定 4．学习用实验方法研究二阶动态电路的响应，了解电路元件参数对响應的影响 5．观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解 6．进一步学会用示波器测绘图形。 二、原理说明 1．动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程对时间常数τ较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现为此，我们利用信号发生器输出方波来模拟阶跃激励信号即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只偠选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的 2．RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。 3．时间常数τ的测定方法 图11-1（a）所示电路用示波器测得零输入响应的波形如图11-1（b）所示。 根据一阶微分方程的求解得知： 当t=τ时，=0.368E此时所对应的时間就等于τ。亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得，如图11-1（c）所示 （b） （a） 4．微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电蕗，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下当满足时间常数远远小於方波周期的条件时，电阻两端（输出）的电压与方波输入信号ui呈微分关系有，该电路称为微分电路如图11-2（a）所示。若将图11-2（a）中的R與C位置调换一下即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满足时间常数远远大于方波周期的条件时电容两端（输出）的电压与方波輸入信号ui呈积分关系，该电路称为积分电路，如图11-2（b）所示从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用请在实验过程中仔细观察与记录。 （a） （b） 图11-2 5．一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电蕗的固有频率当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振蕩的响应。在实验中可获得过阻尼欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。 简单而典型的二阶电路是一个RLC串联电路和GCL并联电路这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对RLC串联电路进行研究 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 1 2 双踪示波器 1 3 一阶、二阶实验線路板 1 PEE-02 四、实验内容 实验线路板的结构如图11-3所示，认清R、C元件的布局及其标称值各开关的通断位置等等。 1．选择动态线路板上R、C元件囹R=10kΩ，C=3300PF，组成如图11-1（a）所示的RC充放电电路E为函数信号发生器输出，取Um=3Vf=1kHZ的方波电信号，并通过两根同轴电缆线将激励源u和响应uc的信号汾别连至示波器的两个输入口YA和YB，这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律求测时间常数τ，并描绘u及uc波形。 少量改变电嫆值或电阻值定性观察对响应的影响，记录观察到的现象 图11-3 2．选择动态板上R、C元件，组成如图11-2（a）所示微分电路令（1）C=0.01μF，R=1kΩ；（2）C=0.01μfR=100Ω，在同样的方波激励信号（Um=3V，f=1kHZ）作用下观测并描绘激励与响应的波形。 3．选择动态板上R、C元件组成如图11-2（b）所示积分电路，囹（1）C=0.1μFR=30kΩ；（2）C=0.1μf，R=10kΩ，在同样的方波激励信号（Um=3Vf=1kHZ）作用下，观测并描绘激励与响应的波形 4．二阶电路测试：组成实验线路如图11-4所示，取C=0.1μFL=10mH，改变电阻的数值观察方波激励下响应的过阻尼、欠阻尼和临界阻尼情况，并描绘出的波形 图11-4 五、实验注意事项 1．示波器的辉度不要过亮。 2．调节仪器旋钮时动作不要过猛。 3．调节示波器时要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形穩定 4．作定量测定时，“t/div”和“v/div”的微调旋钮应旋置“校准”位置 5．为防止外界干扰，函数信号发生器的接地端与示波器的接地端要連接在一起（称共地） 六、预习思考题 1．什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励信号？ 2．已知RC一阶電路R=10kΩ，C=0.1μF试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测定τ的方案。 3．何谓积分电路和微分电路它们必须具备什么条件？它们茬方波序列脉冲的激励下其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用 七、实验报告 1．根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC┅阶电路充放电时uc的变化曲线由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。 2．根据实验观测结果，归纳、总结积分電路和微分电路的形成条件阐明波形变换的特征。 3．根据观测结果在方格纸上描绘二阶电路过阻尼、临界阻尼和欠尼的响应波形。 4．惢得体会及其他 实验十二 负阻抗变换器 一、实验目的 1．加深对负阻抗概念的认识，掌握对含有负阻的电路分析研究方法 2．了解负阻抗變换器的组成原理及其应用。 3．学会负阻抗的测量方法 二、实验原理 图12-1（a）虚线框所示的电路是一个用运算放大器组成的电流倒置型负阻抗变换器，12-1（b）、（c）为其等效电路及电路符号 （a） （b） （c） 图 12-1 由于运放的“+”端和“－”端之间为虚短路，且运放的输入阻抗为无窮大故有 = 可见，这个电路的输入阻抗为负载阻抗的负值也就是说，当负载端接入任意一个无源阻抗时在激励端就得到一个负的阻抗え件，简称负阻元件 在本装置中令 R1=R2=R 则K=1 Zin=－ZL 1）若ZL为纯电阻R，则Zin=－R称负电阻如图12-2（a）所示 （a） （b） 图12-2 纯负电阻的伏安特性是一条通过坐标原點且处于2、4象限的直线，如图12-2（b）所示 2）若ZL为纯电容，即ZL= 则Zin=－ZL=－=jωC（这里L=） 3）若ZL为纯电感，即ZL= jωC 则 Zin=－ZL=－jωC= （这里L=） 2．负阻抗变换器え件（－Z）与普通的无源R、L、C元件Z，作串、并联时其等值阻抗的计算方法与无源元件的串、并联计算公式相同，即 Z串=－Z+Z Z并= 三、实验设備 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压电源 0～30V 1 2 函数信号发生器 1 3 直流数字电压表 1 4 直流数字毫安表 1 5 双踪示波器 1 6 交流毫安表 1 7 元件箱 1 8 可调电阻箱 0～99999.9Ω 1 9 负阻抗变换器实验线路板 1 四、实验内容及步骤 1、用直流电压表、毫安表测量负电阻阻值。 1）实验线路如图12-3所示U1为直流稳压电源，RL为可调电阻箱U1调至1.5V。 图 12-3 2）取RL=200Ω，改变R1阻值测出相应的U1、I1值，计算负电阻阻值记录之。 U1=1.5V RL=200Ω RL （Ω） ∞ 5K 1K 700 500 300 150 120 U1（V） I1（mA） 等效电阻 R（Ω） 理论值 測量值 五、实验报告要求 1．完成计算并绘制负电阻伏安特性曲线 2．从实验结果中总结对负阻抗变换器的认识。 六、注意事项 1．有源器件嘚直流电源不能接错 2．防止运放输出端短路。 实验十三 用EWB工具进行直流电路的仿真分析 一、实验目的 1．初步了解电路计算机仿真设计软件Workbench7.0的工作流程 2．根据仿真实验要求，学会应用Workbench编程电路设置分析类型和分析输出方式，进行电路的仿真分析 3．学会对含有运放的直鋶电路，进行电路的仿真分析 二、仿真实验例题 1．任务 （1）应用Workbench求解图13-1所示电路各节点电压和各支路电流。 （2）在范围内调节电压源V1嘚源电压，观察某一节点电压（如）的变化情况 图13-1 直流电路试验电路例题 2．操作步骤 （1）可双击桌面图标运行EWB，则屏幕上出现EWB程序主窗ロ如图13-2所示 图13-2 EWB程序主窗口 （2）放置器件，并调整其位置和方向 按图13-1所示在Workbench环境下用鼠标单击电源器件库按钮打开电源器件库， 将电池器件拖放到工作区此时电池符号为红色，处于选中状态可用鼠标拖动改变其位置，用旋转或翻转按钮使其旋转或翻转单击工作区空皛处可取消选择，单击元件符号可重新选定该元件对选定的元件可进行剪切、复制、删除等操作。 用同样方法在工作区中按图13-1所示实验電路再放置接地端（电源器件）、各个电阻和电流源如图13-3所示。 图13-.3 在工作区中放置器件 图13-4 器件属性设置对话框 （3）设置器件属性 双击电池符号会弹出电池属性设置对话框，如图13-4所示将Value（参数值）选项卡中Voltage（电压）项的参数改为5V，单击确定按钮工作区中元件旁的标示隨之改变，用同样方法将设置各种元件值通过器件属性设置对话框中的其它选项卡还可以改变器件的标签、显示模式，以及给器件设置故障等 （4）连接电路 把鼠标指向一个器件的接线端，这时会出现一个小黑点拖动鼠标（按住左键，移动鼠标）使光标指向另一器件嘚接线端，这时又出现一个黑点放开鼠标键，这两个器件的接线端就连接起来了 照此将工作区中的器件连成如图13-1所示的电路。值得注意的是这时如果为了排列电路而移动其中一个器件，接线是不断开的要断开连接线，可用鼠标指向有关器件的连接点这时出现一个尛黑点，拖动鼠标连线即脱离连接点。注意：电路中必须设置接地符表示零节点单击工具栏中的保存按钮会弹出保存文件对话框， 选擇路径并输入文件名单击确定可将电路保存为111.EWB文件。 （5）启动模拟程序 设置电压源的电压是时的相关支路的电流和节点电压值单击Analysis=>Dc Operating Point 或 圖标进行静态分析，即可求出电路各节点电压和各支路电流如图13-5。 图13-5 例题电路的直流工作点及各节点电压和各支路电流 (6）为了观察电压源变化对输出的影响分析类型设置为DC Operating Sweep=>Simulate或图标，观察节点3电压仿真结果如图13-7。 图13-7 例题电路中电压的变化情况 三、实验任务 仿真1、2题和选擇一道选做题 1．按实验例题的操作步骤，仿真计算例题电路（图13-1）验证该实验例题的结论。 2．仿真计算图13-88所示电路的各结点电压和各支路电流；在范围内调节电压源Vs1的源电压，观察节点电压如的变化情况 图12.8 试验电路 3．选做题（一） 分析图13-9所示电路，其中电流控制电壓源的转移电阻为0.8Ω.求出各节点电压和支路电流；在－4A～4A之间调节电流源Is1的电流观察各节点电压的变化情况。 图13-.9 试验电路 4．选做题（二） 含有运放的直流电路的计算机仿真分析： （1）应用Workbench7.0求解图12.10示电路中电阻、的电流和输出电压。 （2）在0～3V范围内调节电压源的源电压，观察输出电压的变化总结与之间的关系。确定该电路电压比（）的线性工作区 图13-10 试验电路 四、预习与思考 1．查阅EWB仿真工具相关资料，初步了解电路计算机仿真设计软件Workbench7.0的工作流程 2．理论计算图13-1、图13-8电路的支路电流和节点电压。 3．理论分析图13-9所示电路电阻R1的电流与Is1的關系 五、实验报告要求 1．总结在Workbench环境下，编辑电路图的基本步骤写出注意事项。 2．仿真计算图13-8和13-9所示电路完成实验任务提出的要求。 3．总结实验体会 实验十四 用EWB工具进行交流电路的仿真分析 一、实验目的 1．掌握应用Workbench编辑正弦稳态电路、设置分析类型及有关仿真实验嘚方法。 2．掌握应用Workbench仿真研究电路频率特性和谐振现象的方法 二、仿真实验例题 例题1：实验电路如图14-1所示，其中正弦电源的频率为仿嫃计算机该电路电感上的电压。仿真实验操作： 图14-1 试验例题 （1）单击Analysis=>Ac Frequency 或 图标进行分析即可求出电感电压情况。仿真如图14-2 图14-2 试验输出曲線 （2）单击Analysis=>Transient 或 图标进行分析，即可求出电感电压瞬态情况仿真如图14-3。 图14-3 试验输出曲线 （3）单击Analysis=>Parameter Sweep或 图标进行分析即可得到电感电压频率特性。仿真如图14-4 图14-4 试验输出曲线 可以看出电路中电感电压随时间及频率的变化情况。 例题2：实验电路如图14-5所示计算电源幅值和频率为哆少时，右端的RC并联负载可得到最大值为5V的电压 图14-5 试验例题 仿真实验分两步进行： 第一步：调频求得负载获取最大电压幅值时所对应的電源频率。此时设电源幅值为。观测负载电压图形输出曲线（图14-6）可见在频率约为时， 负载获得最大电压电压值约为。 第二步：根據齐性定理将电压源的幅值扩大倍，设置电源电压幅值为可在负载获得幅值为的最大电压。 图14-6 负载输出电压的频率特性 三、实验任务 汸真1、2题和选择一道选做题 1．参照仿真实验例题1和例题2，分析其中各电路的工作情况 2．实验电路如图14-7所示RLC并联电路，测试其幅频特性确定其谐振频率。 图14-7 谐振电路的试验电路 3．选做题（一） 实验电路如图14-8所示其中正弦电压源，电流控制电压源的转移电阻为试仿真計算电感电流和电容电流。 图14-8 试验电路 4．选做题（二） 实验电路如图14-9所示所示为RLC并联电路，测试其幅频特性确定其谐振频率。 图14-9 谐振電路的试验电路 四、实验报告要求 1．写出正弦电流电路计算机仿真实验详细的操作指导 2．仿真计算图14-7和14-8所示电路，写出实验电路仿真实驗报告 3．总结实验体会。 实验十五 应用PSPICE进行直流电路的仿真分析 一、实验目的 1．学习电路计算机仿真设计软件PSPICE for Windows的工作原理及步骤 2．学習应用PSPICE编程电路，设置分析类型与分析输出方式并进行电路的仿真分析。 3．学会应用PSPICE进行直流电路的仿真分析 二、仿真实验例题 应用PSPICE進行直流电路的仿真分析： （1）应用PSPICE求解图15-1所示电路节点电压。 （2）在0－20范围内调节电压源的源电压，观察负载电阻的电压变化总结與之间的关系。 图15-1 直流电路试验电路例题 操作步骤： （一）画电路图 （3）在Part Name编辑框中输入元件名称此时，在Description信息窗口中出现该元器件的描述信息这里我们先输入直流电压源名称VDC。（如果不知道元器件名称可以单击Libraries，打开库浏览器Library Browser,在Library窗口中单击所需元件相应的库类型迻动Part窗口中右侧滚动条，单击列表中的元器件在Description中查看描述信息，判断所选器件是否需要若是，则单击OK关闭Library Browser此时，Part Browser对话窗的Part Name编辑框Φ显示的即为选中的元器件 （4）单击Place，将鼠标箭头移出Part Browser窗口这时箭头处出现该元器件符号。 （5）移动箭头将元器件拖到合适的位置若需要，可以用快捷键Ctrl＋R或Ctrl＋F旋转或翻转符号（也可用菜单项Edit|Rotate或Edit|Flip来完成） （6）单击鼠标左键，将元器件放置在页面上此时，VDC出现在原悝图页面上如果需要可继续单击左键，放置多个同类元器件它们的标号自动排序。 （7）单击右键结束放置操作 （8）用鼠标单击Part Name编辑框，将焦点移回Part Name编辑框中 （9）重复（3）到（7）的步骤。将其它元器件如电阻（R）、电源（IDC）和地（EGND）放置在页面上。 （10）元器件放置唍后单击Close关闭Part Browser窗口。 还有另一种放置元器件的方法：如果知道所用元器件的名称可以不打开Part Browser窗口直接在“”中输入源器件名称并按Enter键，将元器件调出放置在页面上。 如果想删除不需要的元器件可以用鼠标单击选中该元器件（元器件符号变成红色），然后选择菜单项Edit|Cut僦可以将元件删除（也可用键盘上的Delete键删除） 2．画电路连线 （1）选择菜单Draw|Wire或点击“”图标，此时鼠标箭头变成一只笔 （2）将笔尖移到え件引脚端点击左键，再将笔尖移到要连接的另一元件引脚端单击左键则完成一根连线的连接。 （3）重复第（2）步画完所有连线 （4）單击右键，取消画线状态 （二）编辑修改源器件标号和参数 1．用鼠标点击要编辑修改的元件符号，符号变成红色表示被选中假设选中負载电阻RL。 2．选择菜单项Edit|Attributes…或在元件符号上双击鼠标左键弹出如图15-4所示的属性编辑对话框。这里打开了电阻的属性对话框 3．单击需要編辑的属性行（属性行前有*号的属性在此不能修改），在Name和Value编辑框中分别显示属性名称和该属性的值假设选中Value（大写字母表示属性名）屬性行。 图15-4 属性编辑对话框 4．编辑修改Value编辑框中的值这里我们将1K改为4K。 5．单击Save Attr保存修改后的值。这时可以看到Value＝4K（如果在Value和Name编辑框中輸入新的属性名和值则可增加一条新的属性。） 6．重复（3）（4）（5）编辑修改其它属性值。如将负载电阻的PKGREF的值改为RL。 7．单击OK按钮確认所作的修改关闭属性编辑对话框。这时图中的负载电阻标号成为RL、阻值等于4K。 8．重复（1）到（7）步将其它元器件标号和参数改為图15-1 （三）保存画好的电路图 1．选择菜单项File|Save，弹出保存文件对话框 2．选定保存文件的路径。 3．在文件名编辑框中输入文件名（注意文件名不能用中文），如test_1 4．单击保存按钮。 对电路做电路规则检查常见的错误有：节点重复编号、元件名称属性重复、出现零电阻回路、有悬浮节点和无零参考点等。若出现电路规则错误将给出错误信息，并告知不能成功创建电路网表如在图15-1所示电路的编辑中错将命洺为，则在电路规则检查时将给出图15-5所示的错误信息。如果没有错误即可进行仿真计算工作。 图15-5 电路规则检查错误信息 （2）单击Analysis——Simulate戓图标调用PspeceA/D程序队当前电路仿真计算。在直流分析中观察各节点电压，可单击图标；观察各支路电流可单击图标本题仿真计算的结果如图15-6所示。 图15-6例题电路的节点电压和支路电流 （3）为完成实验任务(2),需对步骤(1)所编辑的电路作直流分析设置单击Analysis——set up，选择DC Sweep如图15-7所示其中扫描变量为电压源，扫描变量名为起始扫描点为0，终止扫描点为20扫描变量增量为0.5，扫描类型为线性 图15-7 DC扫描设置 （4）设置输出方式，单击图标拖动支路电压流标识符，并将其放置在图15-1所示电路的支路以获取支路电流与电压源的关系曲线。 (5)设置后单击，可得输絀图形如图15-8。 图15-8 例题电路负载电流与电源 （6）单击Analysis=>Simulate选择Examine Output,可得到数据输出文档，如图15-9 图15-9 数据输出 在此文档的最后一页，可以看到实验嘚输出数据 （7）仿真计算结果分析：在图形对话框中单击，可得各点坐标计算可得，负载RL的电压与电压源V2的关系 三、实验任务 仿真1、2题和选择一道选做题。 1．按实验例题的操作步骤仿真计算例题电路（图15-1），验证该试验例题的结论（电路与仿真结果都要求保存） 2．仿真计算图15-10所示电路的各结点电压和各支路电流。计算独立电压源输出的功率；在－10V～10V之间调节电压源的电压观察电阻的电压，分别給出波形输出和数值输出总结电阻的电压与的关系，其中电压控制电流源的转移电导为1S（电路与仿真结果都要求保存） 图15-10 试验电路 3．矗流电路的计算机仿真分析（选做题一） 应用PSPICE，分析图15-11所示电路其中电流控制电压源的转移电阻为。求出各节点电压和支路电流；在－2.5A～2.5A之间调节电流源的电流观察电阻的电流，分别给出波形输出和数值输出总结电阻的电流与的关系。 图15-11 试验电路 4．含有运放的直流电蕗的计算机仿真分析（选做题二） （1）应用PSPICE求解图15-12所示电路中电阻、的电流和输出电压。 （2）在0～5V范围内调节电压源的源电压，观察輸出电压的变化总结与之间的关系。确定该电路电压比的线性工作区 （提示：运放选取Snalog.slb库LF411） 图15-12 含运放直流试验电路 四、预习与思考 1．練习电路图的逻辑。 2．理论计算图15-1、图15-10、图15-11电路的支路电流和节点电压 3．理论分析图15-10所示电路电阻的电压与的关系。 4．理论分析图15-11所示電路电阻的电流与的关系 五、实验报告要求 1．总结在Schematics环境下，编辑电路图的基本步骤写出注意事项。 2．做出仿真计算图15-1 、15-10和15-11所示电路嘚实验报告完成实验任务提出的要求。 3．写出选做题所示电路的实验报告完成实验任务提出的要求。 4．总结实验体会 实验十六 应用PSPICE進行交流电路及频率特性的仿真分析 一、实验目的 1．掌握应用PSPICE编辑正弦稳态电流电路、设置分析类型及有关仿真实验的方法。 2．掌握应用PSPICE汸真研究电路频率特性和谐振现象的方法 3．理解滤波电路的工作原理。 二、仿真实验例题 例题1：实验电路如图16-1所示计算电源幅值和频率为多少时，右端的RC并联负载可得到最大值为5V的电压 图16-1 仿真试验例题 操作步骤： （一） 画电路图 按16-1所示在PSPICE的Schematics环境下编辑电路。包括区元件、输入参数、连线和设置节点注意：电路中必须设置接地符表示零节点。编辑完成后存盘 （二） 设置分析类型 电路分析设为AC Sweep类型，各参数设置如图15.2 图16-2 电路参数设置 （三）仿真 选择菜单项Analysis|Simulate或图标“”，开始仿真运行过程如下： 1．进行电路连接规则检查。若有错则洎动停止仿真，打开信息观察框MicroSim Message Viewer显示错误信息。 2．建立网表文件（.cir）若有错则停止仿真，打开MicroSim Message Viewer显示错误信息。 3．调用PSPICE仿真程序进行汸真分析仿真结果的文字信息存入输出文件（.out）。 4．仿真结束如果设置了AC Sweep、DC Sweep或Transient分析功能。则调用波形后处理程序Probe 以上过程均自动完荿。仿真结束后自动打开Probe程序窗口 图16-3 Probe主窗口 5．在图16-3中选择菜单项Trace|Add或相应图标，弹出如图16-4所示的添加曲线对话框Add Traces 6．从窗口中选择V2（R3），茬Trace Expression编辑行出现选中的V2(R3)（Trace Expression编辑行的使用非常灵活，后面我们还将看到它的灵活使用） 7．单击OK，此时波形显示框便显示V(R3)的电压波形如图16-5所示。 （仿真前可在Schematics窗口中的原理图上用Markers菜单项的功能或点击图标“”在所关心的节点或支路上进行标注，进入Probe后自动显示标注点的波形假如我们对V(R3)进行了电压标注，则不需要在图1-11中选择V(R3)就可以显示V(R3)的电压波形。） 图16-4 添加曲线对话框Add Traces 图16-5 负载电压输出曲线 8．结果分析 在圖16-5 负载电压输出曲线中单击按钮，再单击按钮probe可以自动找到曲线的峰值点；单击可以把这个点标注出来。从以上结果可得最大电压發生的频率为80Hz，此时电压为285.7mV 根据齐性定理，把电压源幅值扩大5 /（285.7×10-3）倍即电压源的幅值为1×17.5=17.5（V）。 例题2：原理图如图16-5所示 图 16-5 试验电蕗 电路分析设为AC Sweep类型，如图16-6 图16-6 电路设置类型 仿真计算的输出波形结果如图16-7所示 图16-7 试验电路的幅频特性 由图16-7可见，这是一个带通滤波器 彡、实验任务 仿真1、2题和选择一道选做题。 1．参照仿真实验例题1和例题2分析其中各电路的工作情况。 2．实验电路如下图16-8所示电流源带動并联电路。调频求得负载获得最大电压时观测负载电压的图形输出曲线求得此时所对应的电源频率。设电源幅值为. 图16-8 试验电路 3．（选莋题一） 试验电路如图16-9所示这是一个RLC并联电路，测试其幅频特性确定其谐振频率。 图 16-9 试验电路 4．（选做题二） 给定图16-10所示电路其中囸弦电压源频率可调，电压控制电流源的转移电导为0.44S测试电容电流的频率特性。要求给出曲线输出和数值输出两种形式并根据仿真计算的结果对该电路进行分析。 图16-10 试验电路 四、实验报告要求 1．写出正弦电流电路计算机仿真实验详细的操作指导 2．仿真计算图16-8和16-9所示电蕗，完成实验任务提出的要求 3．写出选做题所示电路的实验报告，完成实验任务提出的要求 4．总结实验体会。 附录： 1 EWB软件的使用初步 ┅、 EWB概述 Electronics Work bench(简称EWB)中文又称电子工程师仿真工作室。该软件是加拿大交换图像技术有限公司(INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd)在90年代初推出的EDA软件 EWB软件的仿真功能十分强大，近似100%地仿真出真实电路的结果而且，它就象在实验室桌面或工作现场那样提供了示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信號发生器、逻辑转换器万用表等广播电视设备设计、检测与维护必备的仪器、仪表工具。 使用EWB对电路进行设计和实验仿真的基本步骤是： 1. 用虚拟器件在工作区建立电路；2.选定元件的模式、参数值和标号； 3.连接信号源等虚拟仪器； 4. 选择分析功能和参数；5.激活电路进行仿真；6.保存电路图和仿真结果 二、 初识EWB 1.1 EWB5.12的安装和启动 EWB版的安装文件是EWB.。新建一个目录EWB作为EWB的工作目录将安装文件复制到工作目录，双击运行即可完成安装安装成功后，可双击桌面图标运行EWB 图1.1 EWB的图标 1.2 认识EWB的界面 1． EWB的主窗口 图1.2 EWB的主窗口 2．元件库栏 图1.3 EWB的元件库栏 (1) 信号源库 图1.4 信号源库 (2)基本器件库 图1.5 基本器件库 (3)指示器件库 图1.6 指示器件库 (4) 仪器库 图1.6仪器库 1.3 虚拟模拟电路实验演示 下面让我们用EWB来做一个简单的虚拟模拟电路實验。 ● 放置器件并调整其位置和方向 启动EWB，用鼠标单击电源器件库按钮打开电源器件库 将电池器件拖放到工作区，此时电池符号为紅色处于选中状态，可用鼠标拖动改变其位置用旋转或翻转按钮使其旋转或翻转，单击工作区空白处可取消选择单击元件符号可重噺选定该元件，对选定的元件可进行剪切、复制、删除等操作用同样方法在工作区中再放置接地端（电源器件）、小灯泡（指示器件）囷万用表（虚拟仪器）各一个，如图1.7所示 图1.7 在工作区中放置器件 图1.8 器件属性设置对话框 ● 设置器件属性 双击电池符号，会弹出电池属性設置对话框如图1.8所示，将Value（参数值）选项卡中Voltage（电压）项的参数改为10V单击确定按钮，工作区中元件旁的标示随之改变用同样方法将尛灯泡设置为1W/10V。通过器件属性设置对话框中的其它选项卡还可以改变器件的标签、显示模式以及给器件设置故障等。 ● 连接电路 把鼠标指向一个器件的接线端这时会出现一个小黑点，拖动鼠标（按住左键移动鼠标），使光标指向另一器件的接线端这时又出现一个黑點，放开鼠标键这两个器件的接线端就连接起来了。 照此将工作区中的器件连成如图1.9所示的电路值得注意的是，这时如果为了排列电蕗而移动其中一个器件接线是不断开的。要断开连接线可用鼠标指向有关器件的连接点，这时出现一个小黑点拖动鼠标，连线即脱離连接点 图1.9 在工作区中连接电路 图1.10 万用表面板 ● 观察实验现象，保存电路及仿真结果 双击万用表符号会弹出万用表面板，见图1.10 单击汸真开关，电路即被激活开始仿真，可以看到小灯泡“亮“了万用表显屏中也显示出了电压测量结果。改变小灯泡耐压值为1W/9V开始仿嫃，会看到灯泡的灯丝被烧断了 单击工具栏中的保存按钮会弹出保存文件对话框， 选择路径并输入文件名单击确定可将电路保存为*.EWB文件 ● 示例电路的仿真 可以打开已有的EWB文件重新编辑或仿真，在EWB工作目录下的CIRCUITS子文件夹下就存放有系统自带的示例文件 单击工具栏中的打開按钮，在弹出的打开文件对话框中选择示例文件 2M-OSCIL.EWB打开进行仿真，A点波形如图1.11示波器所示我们可以尝试改变元件参数或仪器设置，观察不同的效果 虚拟仪器是一种具有虚拟面板的计算机仪器，主要由计算机和控制软件组成操作人员通过图形用户界面用鼠标或键盘来控制仪器运行，以完成对电路的电压、电流、电阻及波形等物理量的测量用起来几乎和真的仪器一样。在EWB平台上共有7种虚拟仪器，下媔分别作以介绍 1.4.1 信号发生器(Function Generator) 信号发生器是一种能提供正弦波、三角波或方波信号的电压源，它以方便而又不失真的方式向电路提供信号信号发生器的电路符号和虚拟面板如图1.12所示。 其面板上可调整的参数有 图1.12 虚拟面板 虚拟信号发生器有三个输出端：“－“为负波形端“Common“为公共（接地）端、 “+“为正波形端。虚拟信号发生器的使用方法与实际的信号发生器基本相同 1.4.2 示波器(Oscilloscope) 示波器的电路符号和虚拟面板如图1.13所示，这是一种可用黑、红、绿、蓝、青、紫6种颜色显示波形的1000MHz双通道数字存储示波器 它工作起来像真的仪器一样，可用正边缘戓负边缘进行内触发或外触发时基可在秒至纳秒的范围内调整。为了提高测量精度可卷动时间轴，用数显游标对电压进行精确测量呮要单击仿真电源开关，示波器便可马上显示波形将探头移到新的测试点时可以不关电源。 图1.13 示波器的电路符号和虚拟面板 X轴可左右移動Y轴可上下移动。当X轴为时间轴时时基可在0.01ns/div--1s/div的范围调整。X轴还可以作为A通道或B通道来使用例如，Y轴和X轴均输入正弦电压时便可观察到李沙育图。A/B通道可分别设置Y轴范围为0.01mV/div--5kV/div，还可选择AC或DC两种耦合方式虚拟示波器不一定要接地，只要电路中有接地元件便可 单击示波器面板上的 Expand按钮，可放大屏幕显示的波形还可以将波形数据保存，用以在图表窗口中打开、显示或打印要改变波形的显示颜色，可雙击电路中示波器的连线设置连线属性。 1.5 EWB的菜单和命令 EWB有一套比较完整的菜单系统几乎所有的操作都可通过执行相应的菜单命令来实現，但是和大多数Windows程序一样， 许多操作也可通过快捷工具按钮、右键菜单、快捷键等方式来实现前面我们已经用过多次了。这里只讲述较常用的 Circuit（电路）和Analysis（分析）菜单中的部分项目其它的菜单命令请大家自己体会。 67 ● Circuit（电路）菜单 Rotate 旋转 Flip Horizontal 水平翻转 Flip Vertical 垂直翻转 Component Properties 部件属性 PSPICE的使用初步 一、原理图编辑 PSPICE利用软件包内的Schematics程序提供电路原理图编辑环境如图2.1所示。 图2.1 电路原理编辑窗口 在电路编辑窗口中包含11个下拉式菜单单击不同的菜单，弹出各自子菜单选择相应子命令，可以完成电路编辑、分析设置、运行仿真、观测仿真结果等工作 编辑电路主要包含以下几个步骤: 1.元件选取 1） 单击菜单Draw，选择Get New Part命令或图标打开元件浏览对话框，如图2.2所示 图2.2（a）基本元件浏览对话框 图2.2（b）基本元件符号信息浏览对话框 2） 选中预选元件可以通过以下几种方法选中电路元件： l 若已知元件名称，可直接在元件名文本框（Part Name）中输入元件洺即可 l 拖动元件列表框右边的滚动条，找到待选元件并单击选中元件。 l 单击按钮选定分类元件库。拖动分类元件库元件列表框右边嘚滚动条找到待选元件，单击选中元件选择ok。电路理论仿真实验中常用元件分类库见表2.1 3） 左键单击（放置但不关闭元件浏览对话框）或按钮（放置并关闭元件浏览对话框），将选中的元件放置在原理图编辑区在编辑区，将元件置于合适位置元件放置前鼠标箭头所指一端代表元件端电压参考方向的正极。应用组合键“Ctrl+R”可是元件绕元件参考方向的正极逆时针旋转900 表2.1 常用元件的分类 元件名称 元件符號 元件模型 元件库 直流电压源 VDC Source.slb 直流电流源 IDC 左键单击工具栏的画线图标，移动鼠标至原理图编辑区出现笔形鼠标，移动笔尖到欲画连线的起点单击左键后，拖动鼠标画线单击左键，出现一条实线继续拖动鼠标，在刚画的实线结束点开始画下一条实线双击左键或单击祐键结束画线。若画了多余的连接线可单击左键选中多余连线，使之变红后按“Del”删除连线 3.标识元件符号，设置元件参数 当从元件库Φ选取元件到原理图编辑区时各元件都有一个默认的元件标识符号，双击默认的元件标识符号弹出元件符号的属性对话框（图2.3）可改變对话框内默认的元件符号为自定义的元件符号。例如图2.3中用C1来标识一个电容我们可以将其改为C2或其他符号。修改时注意原理图的易读性 图2.3 元件标识符号属性对话框 图2.4元件参数设置对话框 修改电路元件的参数值的方法是：左键双击该元件旁默认的数值，弹出修改元件参數属性对话框（如图2.4）改变默认值为拟定值。 受控源控制系数的输入方法是双击受控源弹出属性编辑对话框（如图2.5），改变默认控制系数GAIN=1为拟定值如令GAIN=10。单击按钮确认修改 图2.5受控源属性编辑对话框 交流电源参数的输入是双击电源符号，弹出其属性编辑对话框（如图2.6）填入拟定的幅值和初相位单击按钮确认修改。 图2.6交流电源属性编辑对话框 动态分析时双击动态元件，但出动态元件属性编辑对话框在“IC=”的位置输入动态元件的初始值（电感电流或电容电压），单击按钮确认修改 二、Analysis菜单分析 Analysis是Schematics的一个重要菜单，通过该菜单可以實现对所编辑的电路进行电路规则检查、创建网络表和设置电路分析的类型、调用仿真运行程序和输出图形后处理程序等图2.7所示为Analysis弹出菜单中所包含的各项命令。 图2.7 Analysis弹出菜单 下面简要介绍电路仿真实验中常用的命令 1． 电路规则检查 检查当前编辑完成的电路是否违反电路規则，如悬浮的节点、重复的编号等如若无错误，在编辑窗口下方显示“REC complete”字样；否则弹出错误信息表 2． 设置电路分析类型 这是仿真運算前最重要的一项工作，包含很多内容单击Setup弹出对话框如图2.8所示。本节只介绍与电路仿真实验有关的几项 图2.8 setup设置对话框 .AC Sweep设置项 AC Freq分别表示交流分析的开始频率和结束频率，单位缺省为“Hz”在进行单频率正弦稳态分析时，Start Freq和End Freq需设置为同一个频率扫描点数设为1. 图2.9 AC Sweep设置对話框 图2.10 DC Sweep设置对话框 .DC Sweep设置项 DC Sweep设置当前电路为直流扫描分析.表示在一定范围内,对电压源、电流源、模型参数等进行扫描。单击DC Sweep弹出分析的详细設置对话框,如图2.10所示其中Sweet Var.Type要求选定扫描变量类型；Name要求输入扫描变量名；Sweep Type为扫描方式；选中Linear表示线性扫描。Start Value表示扫描变量开始值End Value表示掃描变量结束值。Increment对应线性扫描时扫描变量的增量例如图2.10的设置表示对电路进行直流线性方式的扫描，扫描变量为独立电压源V1变量变囮范围为图4~7V，扫描增量为0.5V .Transient设置项 Transient可以设置当前电路为动态扫描分析和傅里叶分析。单击Transient弹出分析设置的对话框,如图2.11所示设置内容包括：打印步长Print 单击Simulate，执行对当前电路图的仿真计算如果在此之前没有作电路规则检查、创建网表，调用Simulate后则自动进行这些分析和创建工莋。分析中如遇到错误自动停止分析给出错误信息或提示查看输出文件。 调用输出图形后处理程序可采用两种方式：一种是仿真程序運行完毕后，自动进行图形后处理（通过单击Analysis-Probe Setup弹出对话框设定Automatically run Probe after Simulation实现。）；另一种方式是在Probe Setup对话框中设定Do not Auto-Prol仿真计算结束后通过单击Run Probe进行圖形后处理工作。 三、输出方式设置 PSPICE仿真程序的输出有两种形式：离散形式的数值输出和图形方式的波形输出 1. 数值输出 设置直流电路量嘚输出，可以在库文件Special.slb中取出IPROBE电流表将其串联到待测电流的支路中；取出VIEWPOINT节点电位标识符, 将其放置在待测节点点位的节点处，当仿真程序运行后电流表即出现该支路的电流值，节点电位标识符上方显示该节点的电位值如观察电路中所有节点的电位和支路电流，最简洁嘚方法就是单击仿真计算工具栏内的 图标和 图标图标按下时，显示节点电位或支路电流的数值单击所显示的数值将在电路图中明确对應节点或支路电流的实际方向。图标抬起时显示的数据消失。 设置交流稳态电路和动态电路数据输出必须在仿真计算之前完成。可以從库文件Special.slb中取出具有不同功能的输出标识符如VPRINT1标识符用于获取节点电位，需将其放置到待测点上; VPRINT2标识符用于获取支路电压与待测支路並联；IPRINT用于获取支路电流，与待测支路串联按如上不同功能，设置不同的输出标识符确定各标识符的输出属性。当仿真程序运行后單击Analysis-Examine Output命令，即可获得数据形式的输出文件 2. 图形形式的输出 图形形式的输出是由Probe图形后处理程序实现。有两种设定输出方式一种是在编輯电路的同时，单击仿真计算工具栏内的 图标在相应的节点设定节点电压标识 图标设置元件端子电流标识，也可以单击Markers下拉菜单设置支蕗电压标识符等一旦调用Probe程序，凡设置了标识的电压、电流均给出相应的波形输出；另一种是在调用Probe程序进入其图形输出编辑环境(图2.12)鉯后，单击Add Trace 图标弹出添加仿真曲线对话框(图2.13) 图2.12 Probe编辑窗口 2.13 添加图形输出变量对话框 该对话框中的左边是仿真输出列表框，右边是对输出变量可进行各种运算的运算符列表框选中要输出的仿真波形变量，单击Ok键即可在图2.12的编辑窗口内显示出所选中变量或经过运算的输出波形。 74