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1、上海电力学院本科课程设计电路计算机辅助设计（1） 院系： 电气工程学院 专业年级（班级）： 2012021 学生姓名：邓 学号： 指导教师： 向国芬 成 绩： 2014年 01 月 10 日教师评语：仿真实验一：电阻电路辅助分析（回路电流法）一 实验目的1. 学习以及熟练电路仿真软件的使用；2. 学会运用回路电流法分析电路；3. 掌握功率的测量与计算方法；4. 学会用仿真软件来验证定理的可行性。二 实验原理例题：用回路电流法求解下图（1）所示电路中的电压u,。图（1） 图（2）理论分析：1. 电路中有一个无伴电流源支路2. 电路中有一个受控电流源，且可先将其看作独立电流源处理；3. 电路中有3
2、个网孔，数量较少综上，此题用回路电流法，选取回路电流通过该无伴电流源，另选取两条回路电流和，如图（2）所示。列出回路电流方程： 20+2+4-2-20=12=0.1u=4u=-解得 =0.8 A=3.6 Au=8 V P=212+6-2（-）=9.92W (发出功率)三. 仿真实验设计与测试设计下图所示的仿真电路：测量仿真电路中的电流电压和功率，看是否与计算值相同：观察仿真电路数据，可见仿真得=0.8A,=3.6A,u=8V,P=9.92W与理论值相符。四.实验结论与回路电流法使用时的注意事项回路电流法是以回路电流作为未知量，根据KVL列出必要的回路电压方程，联立求解回路电流。本实验证明了回路
3、电流法的正确性。在运用回路电流法时需注意：1. 回路电流法适用于回路数较少的电路；2. 受控电流源可看成独立源列方程；3. 当电路中含有无伴电流源时，让其自身构成一个独立回路；4. 方程的数目要与未知数相同。特别的在判断发出还是吸收功率是要把计算值和参考方向是否关联同时考虑进去。本题中计算值为正，但是看电路图可知电流与电压为非关联方向，因此得出结论为发出功率。五.实验总结通过本次实验，我学会了运用回路电流法分析电路，了解了回路电流法的注意事项，同时掌握了回路电流法的特殊情况的求解方法。并且会综合运用KVL、KCL、回路电流法等多种方式分析电路。由于是第一次使用仿真软件，在仿真的过程中出现了许多
4、的小错误，例如电流表和电压表接错，接反；忘记接地；把受控源接反等。但熟练了之后就不会犯错了，我基本上学会了软件的简单操作。并且学会了画图工具的使用，还用到了公式编辑器。大作业的开端就收获的不仅仅的电路知识，相信在接下来的实验中会越来越好。仿真实验二：电阻电路辅助分析（结点电压法）一 实验目的1. 学会运结点电压法分析电路；2. 学会处理结点电压法中的特殊情况；3. 掌握功率的测量与计算方法。4. 熟练仿真软件的使用。二 实验原理例题：求下图中的，并求独立电流源的功率。理论分析：1. 电路中有三个回路，除接地点外有两个结点；2. 电路中无无伴电源；3. 电路中有与独立电流源相连接的电阻，在列方程
5、时直接忽略。根据节点，写方程：U11+1+1-U2=10U21+1-U1=2I+9U1=10+I解得： U1=3VU2=-1VI=-7A P=UI=91-U29=-72W (发出功率) 三 仿真实验设计与测试设计如下图所示的仿真电路：测量仿真电路中的电流电压和功率，看是否与计算值相同：可以看到，电流表的读数为I=-7A，功率表读数为P=-72W与理论值相符。四 实验结论与结点电压法使用时的注意事项结点电压法是以结点电压作为未知量，根据KCL列出必要的借点电流方程，联立求解结点电压。由实验结果可以证明结点电压法的正确性。在运用结点电压法时需注意： 1. 有无伴电压源时，选取无伴电压源的负极为参考
6、节点； 2.无伴电流源与电阻串联时，列结点电压方程式忽略电阻，但计算内部电压时不可忽略；也可在电流源与电阻之间增设一个结点；本题中功率计算值为负，但是看电路图可知电流与电压为关联方向，因此得出结论为发出功率。五 实验设计总结 通过本次实验，我学会了运用结点电压法分析电路，了解了结点电压法的注意事项，同时掌握了结点电压法的特殊情况的求解方法。本次在仿真软件的使用上有了很大的进步，在接这类电路的时候已经很熟练。但是熟练之后过于追求速度，忘记接地线，而且这个问题出现在多次测试试验电路中。因此，我认为多多练习，养成良好的习惯是很有必要的。仿真实验三：电阻电路辅助分析（叠加定理）一 实验目的1. 掌握叠
7、加定理及其应用；2. 了解叠加定理的适用范围以及注意事；3. 学会用仿真软件来验证定理的可行性。二 实验原理例题：运用叠加定理求下图所示电路中的电压U。理论分析：（1）当左边的2V电压源单独作用时，电路图如（a）所示：图（a）U(1 )=122+1+222+2=0.5V（2）当右边2V电压源单独作用时，电路图如（b）所示：图（b）U(2)= 11+2121+22+121+22 = 0.25V（3）当2A电流源单独作用时，电流源如（c）所示： 图（c）U(3)= - 2+222+12+2+222+12 =-1V根据叠加定理，三个电源同时作用时，有U=U1+U2+U(3)=0.5+0.25-1=-
8、0.25V三 仿真实验设计与测试设计下图所示仿真电路：可见，当三个电源共同作用时，R2上的电压U为-0.25V。接着讨论各电源单独作用时的情况：（1）当左边2V电压源单独作用时，仿真电路如下图所示：可见，当左边2V电压源单独作用时，R2上的电压U(1)为0.5V。（2）当右边2V电压源单独作用时，仿真电路如下图所示：可见，当右边2V电压源单独作用时，R2上的电压U(2)为0.25V。（3）当2A电流源单独作用时，仿真电路如下图所示：可见，当右边2A电流源单独作用时，R2上的电压U(3)为-1V。综上可知，U1+U2+U(3)=0.5+0.25-1=-0.25V=U，电压满足叠加定理。由于线性电
9、路电压与电流为线性关系I= UR ,所以电流也可以叠加但功率P= U2R,不是线性，不可叠加 由下图可知：P=62.5mWP(1)+ P(2)+ P(3)= 1312.5mW四 实验结论与叠加定理使用时的注意事项叠加定理：在由几个独立源作用的线性电路中，任一支路的电压（或电流）等于各独立电源单独作用而其他独立源为零的代数和。本实验证明了叠加定理的正确性。在应用叠加定理时，需注意：1. 除作用电源外，其余独立源为零；2. 独立源为零指的是：独立电压源短路，独立电流源开路；3. 受控源保留在各分电路中，不可当作独立源处理；4. 叠加定理仅适用于线性电路求电压和电流，不适用于非线性电路；5. 叠加时
10、，要注意电压（或电流）的参考方向，若电压（或电流）各分量的参考方向与原电路电压（或电流）的参考方向一致取正号，相反时取负号；6. 功率不可叠加。五 实验设计总结通过本次实验，我理解了电路的叠加性质，知道电流、电压能够叠加，但是功率不可以叠加；学会了怎样正确理解了叠加定理。同时，通过了解到叠加定理的诸多注意事项，让我今后能更准确的运用叠加定理分析线性电路。值得庆兴的是在这次的实验中，把接地线第一个画出来，所以没有收到软件的错误提醒。但在这次的实验中由于把2A的电流表数据输成1A,导致三表都工作时的结果错误为0.25V而不是-0.25V。在检查错误时，我首先认为是自己的电表接反了，但在再三的确认之
11、后，确定电表没问题，继续往下测，数据都是正确的。在测到电流源单独工作时才发现自己的错误。因此在这次试验中，我明白了认真仔细的重要性，还有就是我对电路实验测量仪表的使用还不自信，不然就会早些发现错误的所在。这也就是不熟练导致的，接下来就是搞清楚各种表的连接方式，正负号等。争取以后不再犯这种耗时的低级错误。仿真实验四：电阻电路辅助分析（戴维宁定理）一 实验目的1. 正确理加戴维宁定理的性质；2. 掌握戴维宁定理及其应用；3. 了解戴维宁定理的适用范围以及注意事项；4. 学会用仿真软件来验证定理的可行性。二 实验原理例题：用戴维宁定理求下图所示电路中ab端的等效电路理论分析：（1）首先求ab端开路时
12、的电压UOC，电路图如（a）所示：图（a）由c点列kcl方程得I=4i1+i1=5i1 由电压回路列kvl方程得25i1+2i1=6 解得 i1=0.5A, I=2.5A所以 UOC=2i1+2I=6V（2）用外加激励法求等效电阻，电路图如（b）所示：图（b）4i0+2i1-2i1=u0 Req=u0i0=4 所以 Isc=64=1.5A所以等效为图（c）电路： 图（c）三 仿真实验设计与测试设计下图所示仿真电路：（1）测量ab间开路的电压：可见，ab间的电压为Uoc=6 V（2）测量ab间短路的电流：可见，ab间的短路电流为Isc=1.5 A即，Req=4 由题得以下等效电路：变换过后的开路
13、电流与短路电压值相等，可以证得戴维宁等效定理的正确性。四 实验结论与戴维宁定理使用时的注意事项本实验通过对戴维宁等效前后的电流电压的测定，证明了戴维宁定理的正确性，也使我们看到了戴维宁定理在处理题目时可以达到的惊人的简化效果，可以把这么复杂的电路变成只有一个电源和一个电阻串联的情况。在应用戴维宁定理时，需注意：1. 计算入端电阻时，若无受控源，独立源置零位，由等效变换求电阻2. 再有受控源时，受控源不可置零位，继续放在电路中求解3. 用外加激励法求电阻时一定不能忘记独立源置零位五 实验设计总结通过本次实验，学会了怎样使用仿真软件来测量电路的开路电压和短路电流。相比较计算而言，直接测量方便的多。实验中还总结了戴维宁定理的事项，我能更准确的运用戴维宁等效定理来简化电路。由于电路简单基础，所以在实验中没有出现什么问题，对仿真软件的使用越来越熟练，并且其优越性也越来越明显。最大的感触就是在测量开路电压和短路电流时，万用表一气呵成，增加了我的信心。仿真实验五：运算放大器电路辅助分析一 实验目的1. 理解运算放大器的电路模型；2. 掌握含理想运算放大器电阻电路的分析方法；3. 学会用仿真软件来分析有运算放大器的电路。二 实验原理例题：电路如下图所示，已知R1=R3=R4=10,R2=R5=20,u1=1V，求u0=?理论分析：根据“虚断”可知： ，所在结点与运算放大器之间没有电流
