西安邮电大学电路设计与仿真报告.docx
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西安邮电大学电路设计与仿真报告
西安邮电大学
电路设计与仿真基础训练
报告书
院(系)名称
:
电子工程学院
学生姓名
:
刘雪莲
专业名称
:
微电子学
班级
:
微电子1101
实习时间
:
2010年12月17日至2010年12月28日
课程设计内容
4.1仿真设计
1、用网孔法和节点法求解电路。
如图4.1-1所示电路:
i
(a)用网孔电流法计算电压u的理论值。
(b)利用multisim进行电路仿真,用虚拟仪表验证计算结果。
(c)用节点电位法计算电流i的理论值。
(d)用虚拟仪表验证计算结果。
2、叠加定理和齐次定理的验证
如图4.1-2所示电路:
图4.1-2
(a)使用叠加定理求解电压u的理论值;
(b)利用multisim进行电路仿真,验证齐次定理。
(c)如果电路中的电压源扩大为原来的3倍,电流源扩大为原来的2倍,使用齐次定理,计算此时的电压u;
(d)利用multisim对(c)进行电路仿真,验证齐次定理。
3、替代定理的验证
如图4.1-3所示电路:
(a)求R上的电压u和电流i的理论值;
(b)利用multisim进行电路仿真,分别用相应的电压源u和电流源i替代电阻R,分别测量替代前后支路1的电流i1和支路2的电压u2,验证替代定理。
图4.1-3
4、测图4.1-4电路中N1、N2的戴维南等效电路的参数,并根据测得参数搭建其等效电路;分别测量等效前后外部电流I,并验证是否一致。
2A
1A
图4.1-4
5、设计一阶动态电路,验证零输入响应和零状态响应齐次性。
如图4.1-5所示电路,t<0时,S位于“1”,电路已达稳态。
今于t=0时刻S由“1”闭合至“2”
(a)计算t>0时的电压u1x(t),u1f(t)理论值,并合理搭建求解时所需仿真电路图。
(b)若Us改为16V,重新计算u1x(t)理论值。
并用示波器观察波形。
找出此时u1x(t)与(a)中u1x(t)的关系。
(c)Us仍为8V,Is改为2A,重新计算u1f(t)理论值。
并用示波器观察波形。
找出此时u1f(t)与(a)中u1f(t)的关系。
(d)若Us改为24V,Is改为8A,计算u1(t)全响应。
图4.1-5
图4.1-6
8、如图4.1-8所示一阶动态电路,在t<0时开关位于“1”,电路已达到稳态。
t=0时开关闭合到“2”。
图4.1-8
(a)用三要素法求解t≥0时,i1的完全响应的理论值。
(b)用实验仿真的方法求出三要素,从而求解i1的完全响应,并用示波器显示相应的波形。
4.2综合设计
设计1:
设计二极管整流电路。
条件:
输入正弦电压,有效值220V,频率50Hz;
要求:
输出直流电压20V±2V。
设计2:
设计风扇无损调速器。
条件:
风扇转速与风扇电机的端电压成正比;风扇电机的电感线圈的内阻为200欧姆,线圈的电感系数为500mH。
风扇工作电源为市电,即有效值220V,频率50Hz的交流电。
要求:
无损调速器,将风扇转速由最高至停止分为4档,即0,1,2,3档,其中0档停止,3档最高。
设计3:
设计1阶RC滤波器。
图4.2-3
条件:
一数字电路的工作时钟为5MHz,工作电压5V。
但是该数字电路的+5V电源上存在一个100MHz的高频干扰。
要求:
设计一个简单的RC电路,将高频干扰滤除。
设计内容:
依题意显然是要设计一个低通滤波器。
使用两个工作电压为5v的交流电压源,调整他们的频率分别为5MHz、100MHz并且将两个压源串联已达到在+5v压源上有一个100,MHz的高频干扰波。
然后计算电路中的要串联的电阻值和电容值,电感和电容要满足RC=1/5MHz
频率变化
1.通带边界频率(fc=5MHz),虚拟示波器波形
2.阻带边界频率(fc=100MHz),虚拟示波器波形
3.阻带内的频率(100MHz)
高勇
2010001219
4、通带内的频率(5MHz)
5、fc=50MHz时的过渡带,示波器图
(一).实验结果与分析
1)当频率为100MHz时,输出电压几乎衰减为零变为直线,体现出通高频,截低频的特性
2)当频率为5MHz时,输出电压几乎不衰减,和输入电压相比变化很小,体现出通高频特性。
3)当频率为50MHz时,输出电压输入电压相比有了明显衰减,体现出衰减低频特性。
2、分析:
从实验结果可知电源频率在通带内5MHz时,输出电压幅度与原波形差不多,当频率降至阻带边界频率100MHz时输出电压幅度有很明显的下降,当信号发生器频率为过渡带时,输出电压幅度较原始幅度降低。
综上可知,本电路高通性能良好,符合设计要求。
3.误差分析
⑴电路连接得不太紧,导致接触不良会对波形产生干扰。
⑵选取的原件值与计算的有一定的出入。
图4.2-2
设计7:
:
设计题:
已知ω=103rad/s,
,现手头只有电容器,问在R电源之间连接一个什么样的电路,才能使R获得最大功率Pm,画出仿真电路图,并求出元件的参数取值和Pm的值。
设计内容:
由题目知,该电路左边的等效阻抗为Z=50+j100,所以为使电阻上火的最大功率,则对右边电路进行共轭匹配,即:
使设计电路中电容和电阻的总阻抗为Zo=50-j100。
这就要在电路中不仅串联一个电容,还要并联一个电容。
计算如下:
(1/jwc2)*(1/jwc1+R)/(1/jwc2+1/jwc1+R)=50-j100;
Pm=Us*US/4R
解得:
C1=9.9uF,C2=19.9uF
Pm=50W(要用电压有效值计算)
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