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第 1章 用 Multisim 设计电路实验 1 第 1章 用 Multisim 设计电路实验 Multisim 电 路仿真器是 一个完整的 系统设计工 具，不仅可 以作为专业 软件真实地 仿真、 分析电路的工作 ， 也可以在电 子实验课中 作为虚拟实 验平台对电 路进行测试 Multisim提供了 众多仿真分 析方法、 测试仪表和大 量的元器件 模型， 为 电路分析、 模拟电路和数字电路的 分析设计带 来了极大的 方便与 EWB 以前版本 比， Multisim 在编辑电 路原理图，设置仿 真参数等， 都有新的方 法和要求 下面用 Multisim 设计一 些电路实验 1.1 基本电路的分析与测试 1.1.1 欧姆定律的验证 一、实验目的 验证欧 姆定律的正 确性 二、实验准备 欧 姆定律的表 达式为： IRUs= 也可表 示为： RUIs= 当 R 不变 、 变化时，sU I 与 成正比； 当 不变、sUsU R 变 化时， Ｉ 与 R 成 反比 以下面 电路进行分 析： EDA技术与电子工程设计 2 图 1-1-1 欧姆定律电路 三、实验步骤 1. 编辑图 2.1-1 电路 ：分别从电 源库、元件 库和指示部 件库中调用 所需电源、 电阻和电压 表、电流表 。

其中电位 器、电阻选 用虚拟元件 注：放置 元件和电压 、电流表时，可调整 摆放位置， 选择此元器 件或仪表， 点击右键， 选择使用左 右、上下、 顺旋转 90 度或逆旋转 90 度功能 标注性文字 1、 2 用 Place 菜单中 的（或点击 鼠标右键） Place Text命令完 成然后按 电路图的形 式连接起来 元器件 参数设置如 下：开关 J1 键值 为 Space 键，电位器 R1 设为 10Ω 的变阻器 ，对电压源 V1 进行分压 处理， 变阻键选择字母 A， 在仿真 时， 按 A 键， 变阻器的 阻值随着一旁的百 分比改变而 减少，按 Shift+A 键，则阻值随着 百分比改变 而增大电 位器 R2 设为100Ω 的变阻器，用来改变电路的电阻值，变阻键选择字 母 B确定电 流表、电压表属性中 Mode 为 DC 2. 如图 1-1-1 连接线路 3. 进行仿 真，设定 R2＝ 0， R3＝ 10Ω ，设 R＝ R2＋ R3，将开关拨向 1，按 A 键，将电源 电压设置为表 2.1-1 第一 列所示的各 个值，并激 活电路，将 测试到的电 压和电流的结果填 入表 2.1-1 第 二列中。

设 定 V1＝ 10Ｖ ，将开关拨 向 2,按 B 键，并依次将 电阻 R 设定为表 2.1-2 第一列 中的各个值 ，并激活电 路，将测到 的电流值填 入表 1-1-2 第 二列中 V2 (V) I(mA) 8.481 848 7.149 175 6.068 607 5.157 516 3.641 364 RΩ ) I(mA) 20 500 30 333 50 200 65 154 80 125 表 1-1-1 R=10Ω 时的测试结果 表 1-1-2 V1＝1 0Ｖ 时的测试结果 第 1章 用 Multisim 设计电路实验 3 将表 1-1-1 的值在 I－ U 平面上画 出各点，连 接点并画出 曲线，则其 斜率即为电 阻值将表 1-1-2 的值在 R－ I 平面上画 出各点， 并画出曲线， 由曲线可发现电 流与电阻的 反比关系 【注】 ：在测 量时，采用 虚拟电压表 和电流表， 其内阻分别 为非常大和 非常小，测量时可不 考虑其内阻 的影响， 但在实际中 ， 需考虑其内 阻的影响 ， 测量时需注 意电流表内接和外接 1.1.2 基尔霍夫定律的验证 一、实验目的 验证基 尔霍夫定律 的正确性。

二、实验准备 基尔霍 夫定律表明， 在任一时 刻， 电路中 的任一节点 上， 流入 （或流出） 该节点的 所有电流 之和为零 电路中任一 回路上电压 降（或电压 升）之和为 零 以下面 电路进行分 析 Us10VR130ohmR220ohmR340ohmIs1A0.538 A+ -16.154 V+ --6.154 V+-U2V1V2A1A2 A30.308 A+-0.154 A+-046278图 1-1-2 基尔霍夫定律电路图 EDA技术与电子工程设计 4 三、实验步骤 1. 编辑图 1-1-2 电路： 分别从电 源库、元件 库和指示部 件库中调用 所需电源、 电 阻和电压 表、 电 流表 启动 Options 菜 单中的 Preference…命令， 在 Circuit 标签中选中 show node names 项，显 示出节点 2. 如图 1-1-2 连接线路 3. 打开仿 真进行测试 ，将测试得 到的电压和 电流结果填 入表 1-1-3 中 改变各 元件参数及 电压源和电 流源参数分 别为 （ a） R1=30、 R2=20、 R3=40、 US=10V、IS=1A。

（ b） R1=30、 R2=20、 R3=40、 US=15V、 IS=3A， （ c） R1=30、 R2=20、 R3=40、 US=20V、IS=3A再激活电路将 测到的电流 值、电压值 填入表 2.1-3 中 表 1-1-3 基尔霍夫定律数据表 V1(V) V2(V) Us(V) V1+V2+Us A1(A) A2(A) A3(A) Is(A) A1+A2+A3+Is16.154 -6.154 -10 0 0.538 0.308 0.154 － 1 0 38.076 -23.076 -15 0 1.269 1.154 0.577 － 3 0 41.538 -21.538 -20 0 1.385 1.077 0.538 － 3 0 将表中 的电压值 V1，V 2，U s相加， 结 果填入表 中， 电流值 I1，I 2，I 3，I s相加， 结果 填入表中， 则由表中结 果可证明基 尔霍夫定律 的正确性 【注 】 ：各个电流表 的读数均以 流出节 点 2 的方向为正 ，电压表读 数以回路顺 时针方向 为 正 1.1.3 戴维南和诺顿等效电路 一、实验目的 求单口 网络的戴维 南及诺顿等 效电路。

二、实验准备 对一个 单口网络如 果求得开路 电压， 再求得 等效电阻 ， 则此电路可用 戴维南电路 代替 对一个 单口网络如 果求得短路 电流，再求 得等效电阻 ，则此电路 可用诺顿电 路代 替 第 1章 用 Multisim 设计电路实验 5 以 下面图 1-1-3 示 a、 b 端口内 的电路进 行分析 I15AR410ohmV110VR515ohmabR110ohm R212ohmR320ohm图 1-1-3 求解戴维南和诺顿等效电路 三、实验步骤 1. 编辑图 2.1-3 电路 ：分别从电 源库、元件 库和指示部 件库中调用 所需电源、 电阻和电压 表、电流表 2. 如图 2.1-4 将电压表 接至 a， b 两端， 确定电压 表属性中 Mode 为 DC 打开仿真 ，记下电 压表数据为 21.904V I15AR410ohmV110VR515ohmabR110ohm R212ohmR320ohm21.904V+-图 1-1-4 测端口电压图 3. 如图 2.1-5 将电流表 接至 a， b 两端， 确定电流 表属性中 Mode 为 DC 打开仿真 ，记下电 流表数据为 0.968A。

EDA技术与电子工程设计 6 I15AR410ohmV110VR515ohmabR110ohm R212ohmR320ohm0.968 A+-图 1-1-5 测端口电流图 该电路 的等效电阻为 R＝ 21.904/0.968Ω＝ 22.6Ω 戴维南 和诺顿等效 电路如图 1-1-6(a)、 (b)所示 V121.904VR122.6ohmabR222.6ohmabI10.968Aa b 图 1-1-6 戴维南等效电路和诺顿等效电路 1.1.4 RLC 串联电路的阻抗 一、实验目的 求 RLC 串联电路的 阻抗及阻抗 角 二、实验准备 对于如图 1-1-7 RLC 串联电路进 行分析： 第 1章 用 Multisim 设计电路实验 7 图 1-1-7 RLC 串联电路 由电路 理论可知， RLC 串联电 路的阻抗为 ： 故： 22)1(CLRZωω −+= 该 阻 抗 角 即 ， 当 ωL>1/ωC 时 θ 为正 角， RLC 串联电 路为电感 性， 电流 落 后 于所 加电 压 反过 来如 果当 ωL1/ωC 时， 流经电容的电 流大于流经 电感的电流 ， RLC 并联电路为电容 性，电压落 后于所加电 流。

以下面 电路为例， 来测量并联 电路的导纳 ： EDA技术与电子工程设计 10 V114.14V 60Hz 0DegR11kohmC12.6uFL11.3H0.015 A+ -10vABTGXSC1R21ohm图 1-1-12 GCL 并联测 量电路 三、实验步骤 1. 编辑图 1-1-12 电路 ： ：分别从电 源库、元件 库、指示部 件库中调用 所需电源、 电阻、电 感、电容和 电流表，确 定电流表属 性中 Mode 为 AC 2. 从仪 表栏 中调 出示 波器 如图 1-1-12 接 法 ， 为方便测电流的 相位，可在 电路中放 置 1Ω电 阻， 测它 的电 电压 相位 就可 得所 需电 流相 位 3. 打开仿 真， 记下电流 表数据为 0.015A， 则并联 电路的导纳 为 I/V＝ 0.015/10＝ 1.5E-3Ω 打开 示波器， 如图 1-1-13 可测得 ： 相 位 差 T2－ T1＝ 2.2ms， 转换成角 度： θ ＝ 360*2.2/16.667＝ 47.5º所 以 电路的 导纳为： Y＝ 1.5E-3 ∠47.5º 图 1-1-13 GCL 并联电 路测相位差 第 1章 用 Multisim 设计电路实验 11 1.1.6 交流电路的平均功率及功率因数 一、实验目的 1. 求单口 网络的平均 功率。

2. 如何提 高电路的功 率因数 二、实验准备 如图 1-1-14 所示， 设单口网络 N 由电源 G 供电， 按图中所设电压 及电流的参 考方向 ，当瞬时 功率为正值 时，能量系 流入 N若 端钮上正弦电 压、电流为 u(t)=Umsinω t i(t)=Imsin(ω t-θ ) i(t) N 电源 G 图 1-1-14 网 络 N 的功率 则电路 可知单口网 络的平均功 率为 P＝ 1/2UmImcosθ =UIcosθ 这里 cosθ就是电功率系数，也称为功率因数 当用交 流电流表和 交流电压表 测出电流 I 和电压 U 值， 用示波器 测到电流和 电压的 相角差 θ 之 后，电 功率 便可 计算 出 如果要 提高电路的 功率因数 ， 可在电路内 增加一个储 能性质相反 的元件 即： 在感 性电路中 并联一个电 容，容性电 路要串联一 个电感 对下 面的 交流 电路 的平 均功 率和 功率 因数 进行 分析 ： EDA技术与电子工程设计 12 V11.41V 50Hz 0DegL110mHR210ohm1VC11uF0.094 A+ -R10.1ohmABTGXSC1图 1-1-15 交流电路 三、实验步骤 1. 编辑图 1-1-15 电路 ： 分别从电源 库、 元件库 、 指示部件库中 调用所需电 源、 电阻 、电感、 电容和电流 表。