利用multisim对RC暂态电路仿真分析.docx

利用 multisim 对 RC 暂态电路仿真分析姜赛 物理系一 .用 仿真 电路的充放电过程multisRC(1). 特性曲线的研究 取电阻 ; ;函数发生器 ，振幅和偏置都为 12.0K.2F50fHz6V建立如图（1）的电路图XFG1R12.0kΩC10.02µFXSC1A BExt Trig++__ + _图（1）利用 仿真中的瞬态仿真功能对上面的 串联电路分析multis RC其中方波 2Tms在一个周期内通过 的电流简图如下：1C0 0.0020.0040.0060.008 0.010.0120.0140.0160.018 0.0200.0020.0040.0060.0080.010.012观察图像我们很容易发现，在阶跃输入改变时电流能够马上发生变化，图中显示电流从零突然变为 ，而电压则不能变化那么快，而是从零缓慢变为最大值，这是为什么？I这是因为电容阻碍着电压的变化，而对电流的变化则没有任何影响所以常在电路中加入电容元件，减缓电压的突然变化，使电路电压平缓其实我们还可以从另一个角度来分析 曲线，根据傅里叶级数可知，在快速变化的信号RC后面存在各种高频分量前面的阶跃输入有一个很尖的方角，这个方角可以展开为很多的高频分量。

由于电容通高频阻低频，因此电压方角中高频分量就过滤掉了，只留下 电RC路的瞬态响应所以从图像的角度可以加深我们对于电容滤波特性的研究2). 曲线中 的研究RC理论上 ，下面从仿真的角度证明上式成立：下面选取 的 曲线，通过光标轴 2 来寻找电压一半处的 1ms 12T右图为光标（2）的信息：对于充电曲线来说，当 y2(电压轴)接近 时，12V= ，再根据 ，可以算12T7.560lnT出仿真的 ，再与真实的 比较即可0RC同理，利用控制变量法，电阻定值改变电容器的值 /CF0.04 0.04 0.06 0.08 0.112TS27.7992 55.6845 85.8469 110.5955 141.53130/40.10577 80.33575 123.8509 159.5556 204.1865标准 RC40.00 80.00 120.00 160.00 200.00分析表格可以得出结论 .R(3).对 曲线深入讨论RC 若 ,则波形怎么样？T假设现在的电阻值为 ,电容为 :20.02F当 时，充电曲线和方波曲线基本重合，这是因为 值太小，在很短的时间内就T 迅速达到最大值，所以会出现重合的现象。

 若 ,则波形怎么样？2现在我们先从中间值开始讨论，假设现在的电阻值为 ,电容为 ,此时20K.2F，下面取 时间内的图像：T8ms我们也可以扩大时间范围：从整体图像可以看出 曲线波动上升，这是为什么呢？RC函数发生器的一个周期是 2ms，可是 值太大，导致 1ms 内还没有上升到最大值，此时又出现低电平，导致电容器短暂放电，电压稍微下降，这样不断循环上升直至到达最大值附近锯齿变化 若 ,则波形怎么样？T有了中间情况的过渡我们再来讨论一下 的情况：T假设现在的电阻值为 ,电容为20K1F扩大时间范围：从图像可以看出 曲线在较长的时间内都近乎为一条直线，为什么会出现这种情况？RC出现这种情况是 值太大，在一个周期里，电压变化了很多次，因为电阻很大，对电流的阻抗很大，而且电容容值很大，这样充电也要很长的时间，所以导致电压呈现阶梯状缓慢上升，可以模拟经过很长的一段时间，电压同样可以达到最大值，且在最大值附近锯齿波动参考文献：[1] 陈玉林，李传起.大学物理实验.北京：科学出版社，2011:224-227.。