天大电工技术试验实验

实验四 电路的正弦稳态分析

 

一. 实验目的

1. 学习利用EWB进行正弦稳态分析的方法；

2. 了解正弦稳态电路中电压、电流间的关系；

3. 了解正弦稳态电路谐振时的特点。

二. 实验电路及说明：

实验电路如图2.4.1所示。其中，R、L、C三元件构成串联电路，10V 11.1KHz正弦电压源作为电路的激励，交流电流表用来测量电路的电流有效值，三个交流电压表分别用来测量三元件上的电压有效值。电感元件为可调电感，电感量为80mH，可用设定的控制键在0%－100%之间改变。

图2.4.1

三. 实验步骤：

1. 启动EWB。

2. 按图2.4.1 所示建立实验电路。

建立本电路用到的元件图标如下：

电源箱	指示器件	基本元件箱	电阻	电容	可调电感	正弦电压源	电流表	电压表	接地

分别单击元件工具栏中的基本元件、指示器件和电源箱图标，以便打开相应的工具栏，选取（拖曳）各元件至电路设计窗口，按图2.4.1中的要求旋转某些元件的方向，并按图中位置摆放，分别双击每一个元件，按图2.4.1要求设置元件的参数。

可调电感

电感量(Value / Inductance)：80Mh

初始设置(Value /Setting): 50%

增量(Value /Increment): 5%

增量控制键(Value /Key): 可取缺省L，也可任意设定。

函数发生器（正弦电压源）

波形：正弦

频率(Frequency)：11.1KHz

占空比(Duty cycle)：50%

电压幅值(Amplitude )：14.142V（有效值10V）

电压表、电流表

模式（(Value / Mode )：AC

3. 对电路进行仿真测试

1). 点击主窗口右上角的启动／停止开关，使计算机对电路进行仿真。

2). 按动可调电感的控制键，改变电感量，注意观察电流表示值的变化，找到为最大值的点，然后，使电感在25%－100%之间改变，在电流表为最大值的点要增加取点密度（每次可变化1%），而远离的点可拉大距离（每次可变化5%-10%），在每一点，分别读取各电流表及电压表的示值，在电路描述窗口列表记录测量结果。

3). 电感调节为初始状态（50%），在7KHZ－17KHZ之间改变函数发生器产生的正弦电压的频率（可直接在频率文本框中输入），测量每一点处各电流表及电压表的示值，列表记录在电路描述窗口。取点原则和方法与步骤2). 同。

4．电路的保存

选择File | Save 菜单命令，将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法，将电路图复制到粘贴板上，然后，将其粘贴到事先打开的字处理软件（如word或写字板）的新文档中，再将电路描述窗口中的测试数据也复制到文档中，保存文档。

5． 点击主窗口右上角的启动／停止开关，使计算机停止电路仿真。退出EWB，退出Windows 98 ，关闭计算机系统。

四. 报告要求：

1．根据两组测量数据，分别验证总电压有效值与各部分电压有效值之间的关系、计算各点电路阻抗的模|Z|及阻抗角φ，列成表格。分别说明电路性质随电感量L及电源频率的变化规律。解释在电流最大点出现的特殊现象（如电感和电容电压相等且远远大于电源总电压等）。

2．根据两组测量数据，分别画出电流、电阻电压、电容电压和电感电压随电感量L和电源频率变化的曲线。由数据生成曲线的方法请参照附录2 ：在电子文档中由数据生成曲线的方法。

1.在单相正弦交流电路中,用交流电流表则得各支中的电流值,用交流电压表测得回路各元件两端的电压值,它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律,即

 

和



2.如图13-1 所示的RC串联电路,在正弦稳态信号的激励下,与保持有90°的相位差,即当阻值Ｒ改变时,的相量轨迹是一个半圆,、与三者形成一个直角形的电压三角形。Ｒ值改变时,可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。

图 13-1

3.日光灯线路如图13-2 所示,图中Ａ是日光灯管,Ｌ是镇流器,Ｓ是启辉器,Ｃ是补偿电容器,用以改善电路的功率因数（cosφ值）。

图 13-2

实验九 模拟运算电路

一. 实验目的

1．学习利用EWB建立并仿真模拟运算电路的方法；

2．学习模拟运算电路的测试方法；

3．了解常见模拟运算电路的特性和功能。

二. 实验电路及说明

图2.9.1、2.9.2实验电路分别为反向、同向比例放大器，键控开关SW1用来切换比例放大器的输入信号：正弦波或直流信号，SW2用来切换比例放大器输出端的指示仪表：示波器或电压表。示波器的B通道用来观测比例放大器的正弦波输入信号，而A通道用来观测比例放大器的输出信号。

图 2.9.1

图 2.9.2

图2.9.3实验电路为三输入反向加法器，三个输入信号UF1、UF3、UF5分别为基波、三次谐波和五次谐波，其频率、大小和初相位按照方波信号的傅立叶级数展开式的前三项设置。图2.9.4实验电路为反向积分器。示波器的B通道分别观测反向加法器和反向积分器的输出信号，A通道观测反向积分器的输入信号。

图 2.9.4

图 2.9.3

三. 实验步骤
启动EWB。

1．反相、同相比例放大器测试

1）. 按图2.9.1 所示建立反相比例放大器

分别打开基本元件箱、模拟集成电路工具箱、指示器件工具箱、电源箱和仪器箱，选取（拖曳）所需元件至电路设计窗口，按图2.9.1中的要求旋转某些元件的方向，并按图中位置摆放，分别双击每一个元件，按图2.9.1要求设置元件的参数。IC₁选用三端集成运算放大器，model：default / ideal。

2）.设置电路图的显示内容

选择Circuit | Schematic Options 菜单命令，在Show / Hide对话框，选中Show Reference

ID、Show Value两项，以便显示元件的编号和参数值。

3）.按图2.9.1所示连线，调整连线，使其比较整齐。

4). 电路的保存

选择File | Save 菜单命令，将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法，将电路图复制到粘贴板上，然后，将其粘贴到事先打开的字处理软件（如word或写字板）的新文档中。

5）.放大器仿真测试

(1). 点击主窗口右上角的启动／停止开关，使计算机对电路进行仿真。

(2). 按键控开关SW1、 SW2的控制键，使IC1的输入端接2V直流信号源，输出端接直流电压表，按电位器R2的控制键，使其在50%处，读取直流电压表Uo的读数，计算反相比例放大器的电压放大倍数。

调节电位器R2在.100% 处，读取直流电压表Uo的读数，计算反相比例放大器的电压放大倍数。

(3). 调节电位器R2为50%。按键控开关SW1、SW2的控制键，使IC1的输入端接2V正弦交流信号源，输出端接示波器的A通道，同时观测反相比例放大器的输入和输出电压波形，参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定。按工具栏中的图形工具 ，打开分析图形窗口，在其中的示波器页（Oscilloscope）再现示波器上的波形。参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数，按图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将示波器页复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。

6）. 建立图2.9.2同相比例放大器，重复步骤1) ～ 4)，测试同相比例放大器。

2．反向加法器测试

1）. 建立图2.9.3反向加法器。IC₃选用三端集成运算放大器，model：default / ideal。

2). 选择File | Save 菜单命令，将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法，将电路图复制到粘贴板上，然后，将其粘贴到字处理软件的文档中。

3). 加法器的波形合成功能测试

以示波器的B通道观测加法器的输出信号波形，而以A通道分别观测加法器的三个输入信号UF1、UF3、UF5的波形。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定，按工具栏中的图形工具 ，打开分析图形窗口，在其中的示波器页（Oscilloscope）再现示波器上的波形，参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数，按图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将示波器页复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。

3. 反向积分器测试

1）. 建立图2.9.4 所示反向积分器。按图中要求设置元件的参数：

IC₄选用三端集成运算放大器，model：LM741

矩形波信号源Ui4：

频率(Value /Frequency)：1KHz

占空比(Value /Duty cycle)：50%

电压(Value / Voltage )：1V

2). 选择File | Save 菜单命令，将电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法，将电路图复制到粘贴板上，然后，将其粘贴到字处理软件的文档中。

3). 反向积分器测试

适当调节示波器的时基（Time Base）和A、B通道的Y衰减（V/div）及位移（Y Position），使波形便于观测。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定，按工具栏中的图形工具 ，打开分析图形窗口，在其中的示波器页（Oscilloscope）再现示波器上的波形，参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数，按图形窗口工具栏中的copy按钮 ，将示波器页复制到粘贴板上，然后，再将其粘贴到字处理软件的文档中。保存文档。

点击主窗口右上角的启动／停止开关，使计算机停止电路仿真。退出EWB，退出Windows 98 ，关闭计算机系统。

四. 实验报告要求：

1．根据实验测试数据分别计算反向和同向比例放大器的静态、动态电压放大倍数；

2．画出所观测到的输入、输出波形。

要使|A_V|=10，Ri>10KΩ，即,>10 KΩ,

取=15 KΩ，则=150 KΩ, KΩ

 

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