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上海电力学院本科课程设计电路计算机辅助设计(2)

院　　系：　 电气工程学院 　专业年级(班级)： 2012021 学生姓名：　 　 学号：　 指导教师：　　　　 杨尔滨 　　　　 成 绩：

2014年07 月04日教师评语：

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TOC \o "1-1" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc392204474" 一、直流激励下的RL一阶电路的响应 PAGEREF _Toc392204474 \h 2 HYPERLINK \l "_Toc392204475" 二、二阶电路响应的三种(欠阻尼、过阻尼及临界阻尼)状态轨迹及其特点 PAGEREF _Toc392204475 \h 8 HYPERLINK \l "_Toc392204476" 三、 二端口电路的设计 PAGEREF _Toc392204476 \h 16 HYPERLINK \l "_Toc392204477" 四、含三极管的非线性电路分析 PAGEREF _Toc392204477 \h 25 HYPERLINK \l "_Toc392204478" 五、 回转器的设计 PAGEREF _Toc392204478 \h 32 HYPERLINK \l "_Toc392204479" 六、巴特沃思滤波器设计与仿真 PAGEREF _Toc392204479 \h 37

一、直流激励下的RL一阶电路的响应一、仿真实验目的(1)理解换路的概念，学会使用换路定律，巩固课堂所学的知识。(2)掌握用三要素法求出一阶电路的响应，能熟练的使用初始值，稳态值，时间常数的求法。(3)学习使用Multisim仿真软件进行电路模拟，学会使用示波器观测电压和电流的波形。二、仿真实验原理(1)换路定律：将电源或无源元件断开或接入电路，使电路的连接和结构发改变，使电路改变原来的工作状态转变到另一种工作状态从而产生过渡过程，既为换路。设t=0时发生换路，换路前一瞬间记为t=0-，换路后一瞬间记为t=0+。对于线性电感和电容，由于电容上的电压和电荷不发生跃变，电感中的磁通链和电流不发生跃变，说明在电容电流和电感电压为有限值时，则换路前后瞬间电容电压和电感电流保持不变。即UC0+=UC0-, IL0+=IL0-。计算方法：换路前：t=0-时刻等效电路，即换路前的结构，由换路前的稳定状态求UC0-和IL0-。C开路，将L短路，激励、电阻、受控源保持不变，从而得到t=0-时刻的等效电路，一个特殊的电阻电路，求解该电路的电容两端的电压UC0-和电感中的电流IL0-。换路后： 换路后电容C等效为电压源，其电压UC0+=UC0-。电感L等效为电流源，其电流IL0+=IL0-。电压源、电流源分别取原值值，且性质不变。受控源、电阻不变。(2)时间常数τ同一个一阶电路中各个响应的时间常数τ是相同的，对只含有一个电容元件的电路， τ的大小反映了响应衰减的快慢，τ越大，响应衰减越慢；τ越小，响应衰减越快。计算方法：τ=ReqC，对只含有一个电感元件的电路，τ=LReq。Req是换路后电容元件或电感元件所接的电阻性的有源一端口网路的戴维宁等效电路。

(3)三要素发求解一阶电路激励是直流源时，三要素法公式：ft=f∞+[f0+-f∞]e-tτ其中，f∞为稳态值,又称终值。 f0+为初始值，又称初值。 τ为电路的时间常数。本设计实验线路如下图1所示，电路原已稳定，t=0时开关闭合，求iL(t)

图1理论计算：换路前： t=0-时刻等效电路图如图2

图2 由图得： t=0-时，iL0-=0A

换路稳定后等效电路图如下图3所示

图3由图可得:10iL∞+i1+5i1=125i1=2.5i1+3iL∞解得：iL∞=0.429A

求时间常数τ，用外加激励法，等效电路图如下图4所示图5

图45i1-2.5i1+3i=U0i=1.5i1解得：Req=U0i=4.667Ω τ=LReq=0.014.67=2.14×10-3 S根据三要素法得：求得iL(t)=0.429(1-e-466.7t)A三、电路设计内容与测试(1)设计电路仿真图，如下图5