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实验一 直流电路工作点分析和直流扫描分析
原理与说明
PSPICE软件是采用节点电压法“自动”列写节点电压方程的,因此,在绘制电路图时,一定要有参考节点(即接地点)。此外,一个元件为一条“支路”,要注意支路(也就是元件)的参考方向。对于二端元件参考方向定义为正端子指向负端子。
实验示例
应用求解PSPICE下图所示电路各节点电压和各支路电流。
仿真
在原理图窗口中点击V,I工具栏按钮,图形显示各节点电压和各元件电流值如下:
仿真结果
选做实验
选做实验图
以图所示的直流电路为例,要求对这个电路进行以下两方面的分析:
直流工作点分析,即求各节点电压和各元件电压和电流。
直流扫描分析:
对于图中电路,电压源US1的电压设置在0到12V之间变化,显示的波形就是负载电阻RL的电流IRL随USL变化的波形。
仿真得到的波形图如下:
为了得到数值结果,进行一定的设置和操作,得到数据输出为:
V_Vs1 I(V_PRINT1)
0.000E+00 1.400E+00
5.000E-01 1.450E+00
1.000E+00 1.500E+00
1.500E+00 1.550E+00
2.000E+00 1.600E+00
2.500E+00 1.650E+00
3.000E+00 1.700E+00
3.500E+00 1.750E+00
4.000E+00 1.800E+00
4.500E+00 1.850E+00
5.000E+00 1.900E+00
5.500E+00 1.950E+00
6.000E+00 2.000E+00
6.500E+00 2.050E+00
7.000E+00 2.100E+00
7.500E+00 2.150E+00
8.000E+00 2.200E+00
8.500E+00 2.250E+00
9.000E+00 2.300E+00
9.500E+00 2.350E+00
1.000E+01 2.400E+00
1.050E+01 2.450E+00
1.100E+01 2.500E+00
1.150E+01 2.550E+00
1.200E+01 2.600E+00
思考与讨论及实验结果分析
根据两图及所得仿真结果验证基尔霍夫定律
答:由示例仿真结果知
第一组方程:Idc1+IR2=2.000A+2.000A=4.000A=IR1,Idc2=4.000A=IR2+IR3;
第二组方程:Vidc1+VR1=4+(-4)=0,VR1+VR2+VR3=4+2-6=0,Vidc2+VR3=6-6=0;
由以上两组方程知道,各支点流进电流等于流出电流,各回路电压压降和为0,故结果验证了基尔霍夫定律。
怎样理解电流IRL随US1变化的函数关系?这个式子中的各项分别表示什么物理意义?
答:IRL与US1的函数关系为:IRL=1.4+(1.2/12)US1=1.4+0.1US1。式子中IRL表示流过电阻IRL的电流,US1表示电源电压。
对图中的电路,若想确定节点电压Un1随US1变化的函数关系,如何使用软PSPICE软件?
答:直流扫描分析。单击PSPICE/Edit Simulation Profile,打开分析类型对话框,建立分析类型。对直流电路的扫描分析要选择“DC Sweep….”。选中后,打开下一级对话框“直流扫描分析参数表”,并设置为:“Sweep Var.Type”选择“Voltage Source”;“Sweep Type”选择“Linear”;“Name”选择“Vs1”;“Start Value”输“0”,“End Value”输“12”,”Increment”输“0.5”。运行的PSPICE仿真计算程序,进行直流扫描分析。对于图中电路,电压源US1的电压设置在0到12V之间变化,显示的波形就是负载电阻RL的电流IRL随USL变化的波形。d.为了得到数值结果,可以从“Special”库取“IPRINT”,把它串联到测量点上。例如图中电路,可把“IPRINT”与“RL”串联。这时“dc=1”,其余可以缺省。当在“直流扫描分析参数表”中设置的分析参数“Increment”为“1”时,运行仿真。在Capture窗口单击PSPICE/view output file,然后输出数据。
对上述电路,若想确定负载电阻RL的电流IRL随负载电阻RL变化(设RL变化范围为0.1到100)的波形,又该如何使用PSPICE软件进行仿
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