實驗一直流電路工作點分析和直流掃描分析實驗目的學習使用Pspice軟件，熟悉它的工作流程，即繪制電路圖、元件類別的選擇及其參數的賦值、分析類型的建立及其參數的設置、Probe窗口的設置和分析的運行過程等。學習使用Pspice進行直流工作點的分析和直流掃描的操作步驟。原理與說明對于電阻電路，可以用直觀法列些電路方程，求解電路中各個電壓和電流。Pspice軟件是采用節(jié)點電壓法對電路進行分析的。使用Pspice軟件進行電路的計算機輔助分析時，首先編輯電路，用Pspice的元件符號庫繪制電路圖并進行編輯。存盤。然后調用分析模塊、選擇分析類型，就可以“自動”進行電路分析了。實驗示例利用Pspice繪制電路圖如下仿真點擊Psipce/NewSimulationProfile,輸入名稱；在彈出的窗口中BasicPoint是默認選中，必須進行分析的。點擊確定。點擊Pspice/Run或工具欄相應按鈕。如原理圖無錯誤，則顯示PspiceA/D窗口。在原理圖窗口中點擊V,I工具欄按鈕，圖形顯示各節(jié)點電壓和各元件電流值如下。選做實驗直流工作點分析，即求各節(jié)點電壓和各元件電壓和電流。直流掃描分析，即當電壓源的電壓在0-12V之間變化時，求負載電阻Rl中電流雖電壓源的變化曲線。曲線如圖：直流掃描分析的輸出波形數據輸出為：從圖中可得到IRL與US1的函數關系為：IRL=1.4+（1.2/12）US1=1.4+0.1US1思考與討論根據仿真結果驗證基爾霍夫定律根據圖1-1，R1節(jié)點：2A+2A=4A,R1,R2,R3構成的閉合回路：1*2+1*4-3*2=0，滿足基爾霍夫定律。由圖1-3可知，負載電流與呈線性關系，=1.4+(1.2/12)=1.4+0.1，式中1.4A表示將置零時其它激勵在負載支路產生的響應，0.1表示僅保留，將其它電源置零（電壓源短路，電流源開路）時，負載支路的電流響應。若想確定節(jié)點電壓Un1隨Us1變化的函數關系，應如何操作？應進行直流掃描，掃描電源Vs1，觀察Un1的電壓波形隨Us1的變化，即可確認其函數關系！若想確定電流Irl隨負載電阻RL的變化的波形，如何進行仿真？將RL的阻值設為全局變量var，進行直流掃描，觀察電流波形即可。實驗心得由實驗圖形和數據可知實驗中的到的曲線滿足數據變化規(guī)律，得到的函數關系式是正確的。通過仿真軟件可以很方便的求解電路中的電流電壓及其變化規(guī)律。實驗二戴維南定理和諾頓定理的仿真實驗目的進一步熟悉仿真軟件中繪制電路圖，初步掌握符號參數、分析類型的設置。學習Probe窗口的簡單設置。加深對戴維南定理與諾頓定理的理解。原理與說明戴維南定理指出，任一線性有源一端口網絡，對外電路來說，可以用一個電壓源與電阻的串聯(lián)的支路來代替，該電路的電壓等于原網絡的開路電壓，電阻等于原網絡的全部獨立電壓源置零后的輸入電阻。諾頓定理指出，任一線性有源一端口網絡，對外電路來說，可以用一個電流源與電導的并聯(lián)的支路來代替，該電路的電流等于原網絡的短路電流，電導等于原網絡的全部獨立電源置零后的輸入電導。。實驗內容測量有源一端口網絡等效入端電阻和對外電路的伏安特性。其中U1=5V,R1=100Ω,U2=4V,R2=50Ω,R3=150Ω。根據任務1中測出的開路電壓，輸入電阻組成等效有源一端口網絡，測量其對外電路的伏安特性。根據任務1中測出的短路電流，輸入電阻組成等效有源一端口網絡，測量其對外電路的伏安特性。實驗步驟在Capture環(huán)境下繪制編輯電路，包括原件、連線、輸入參數和設置節(jié)點等。分別編輯原電路、戴維南等效電路和諾頓等效電路。為測量原網絡的伏安特性，Rl是可變電阻。為此，Rl的阻值要在“PARAM”中定義一個全局變量var同時把Rl的阻值野設為該變量{var}。設定分析類型為“DCSweep“，掃描變量為全局變量var，并具體設置線性掃描的起點為IP,終點為IG,步長為IMEG。(4)系統(tǒng)啟動分析后，自動進入Probe窗口。重新設定掃描參數，掃描變量仍為全局變量var，線性掃描的起點為1，終點為10k，步長為100。重新啟動分析，進入Probe窗口。選擇Plot=＞AddPlot增加兩個坐標軸，選擇Plot=＞XAxisSettings=＞AxisVariable，設置橫軸為V（RL:2）,選擇Trace=＞Add分別在三個軸上加I(RL)、I(RLd)和I(RLn)變量。顯示結果如圖。思考與討戴維南定理和諾頓定理的使用條件是什么？戴維南定理和諾頓定理只適用于線性元件。實驗結果經過計算出等效參數，將原電路等效成戴維南電路和諾頓電路，進行實觀察。由曲線可分析得知戴維南等效電路和諾頓等效電路的試驗曲線與原電路基本相同，由此可以說明戴維南定理和諾頓定理的正確性。實驗三正弦穩(wěn)態(tài)電路分析和交流掃描分析實驗目的（1）學習用Pspice進行正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析。（2）學習用Pspice進行穩(wěn)態(tài)電路的交流掃描分析。（3）熟悉含受控源電路的聯(lián)接方法。二．原理與說明在電路中已經學過，對于正弦穩(wěn)態(tài)電路，可以用向量法列寫電路方程（之路電流法.節(jié)點電壓法，回路電流法。），求解電路中各個電壓和電流的振幅（有效值）和初相位（初相角）。Pspice軟件是用向量形式的節(jié)點電壓法對正弦穩(wěn)態(tài)電路進行分析的。三．實驗示例（1）正弦穩(wěn)態(tài)分析。以圖示電路為例，其中正弦電源的角頻率為10Krad/s，要求計算兩個回路中的電流。a．在capture環(huán)境下編輯電路，互感用符號“XFRM-LINER表示。參數設置如下：L1-VALUE,L2-VALUE為感抗，COUPLE為耦合系數。b．設置仿真，打開分析類型對話框，對于正弦電路分析要選擇ACSweep。單擊該按鈕后，可以打開下一級對話框交流掃描分析參數表，設置具體的分析參數。對于圖示的電路，設置為：ACSweepType選擇為Linear，SweepParameters設置為----StartFreq（起始頻率）輸入1592，EndFreq（終止頻率）也輸入1592，TotalPts（掃描點數）輸入1.c．運行軟件仿真計算程序，在Probe窗口顯示交流掃描分析的結果。d．為了得到數值的結果，可以在兩個回路中分別設置電流打印機標識符。如圖所示，其中電流打印機標識符的屬性設置分別為I(R1)和I(C1),設置項有（AC,MAG,REAL,PHASE,IMAG）.即得到仿真的結果輸出。.四．選做實驗（1）以給出的實驗例題和實驗步驟，用Pspice獨立的做一遍，給出仿真結果。（2）對正弦穩(wěn)態(tài)電路進行計算機輔助分析，求出各元件的電流，電路如圖所示，其中電壓源Us=100cos（1000t）V，電流控制電壓源的轉移電阻是20歐姆。實驗方法：進行交流掃描，掃描頻率為1000/(2*3.14)=159.2Hz，得到幾個電流值的點。電路如圖，Us=220cos（314t）V。電容是可調的，其作用是為了提高電路的功率因數。試分析電容為多大值時，電路的功率因數為1.對電容的值設置全局變量，進行掃描，觀測流過電源的電流，當電流最小時所得的電容就是使功率因數為1時的電容。仿真結果如下：根據仿真結果可以得出，當電容為14.34uf時，電流最小為1.6733A。五、思考與討論1.為了提高功率因數，常在感性負載上并聯(lián)電容器，此時增加了一條電流之路，但電路的總電流卻減小了，此時感性元件上的電流和功率卻不變。2.提高線路的功率因數只采用并聯(lián)電容的方法，而不采用串聯(lián)法是因為串聯(lián)會改變感性負載上的電流，增加了電路的總功率。并聯(lián)的電容不是越大越好，電容過大反而會使功率因數減小。實驗四一階動態(tài)電路的研究實驗目的掌握Pspice編輯動態(tài)電路、設置動態(tài)元件的初始條件、掌握周期激勵的屬性及對動態(tài)電路仿真的方法。理解一階RC電路在方波激勵下逐步實現穩(wěn)態(tài)充放電的過程。理解一階RL電路在正弦激勵下，全響應與激勵接入角的的關系。二．原理與說明電路在一點條件下有一定的穩(wěn)定狀態(tài)，當條件改變，就要過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)。從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉到另一種新的狀態(tài)往往不能躍變，而是需要一定的過渡過程的，這個物理的過程就稱為電路的過渡過程。電路的過渡過程往往是短暫的，所以電路的過渡過程中的工作狀態(tài)成為暫態(tài)，因而過渡過程又稱為暫態(tài)過程。三．實驗示例（1）分析圖示RC串聯(lián)電路在方波激勵下的全響應。其中方波激勵圖如圖所示，電容的初始電壓為2V（電容Ic設為2V）。a）編輯電路。其中方波電源是SOURCE庫中的VPULSE電源。并且修改方波激勵的屬性。為分辨電容屬性，電容選取Analog庫中的C-elect（電容Ic設為2V）。b）設置分析的類型為Transient。其中PrintStep設為2ms，FinalTime設為40ms。c)設置輸出方式。為了觀察電容電壓的充放電過程與方波的激勵關系，設置兩個節(jié)點電壓標識符以獲得激勵和電容電壓的波形，設置打印電壓標識符VPRINT1以獲取電容電壓數值輸出。d）仿真計算及結果分析。經計算得到輸出圖形。四．選做實驗（1）.參照示例實驗，改變R和C的元件參數，觀察改變時間常數對電容電壓波形的影響。（2）.仿真計算R=1K，C=100uf的RC串聯(lián)電路，接入峰---峰值為3V周期為2s的方波激勵的零狀態(tài)響應。（3）仿真計算R=1K，C=100uf的RC串聯(lián)電路，接入峰---峰值為5V、周期為2s的方波激勵時的全響應，其中電容電壓的初始值為1V.R=1K,C=100uF時接入峰峰值為3V，周期為2s的方波激勵的零狀態(tài)相應。當接入峰---峰值為3V周期為2s的方波激勵的零狀態(tài)響應時得到的波形與數據如下：TIMER=1K,C=100uF時，接入峰峰值為5V，周期為2s的方波激勵時的全響應。其中電容的電壓的初始值為1V。比較這兩個實驗的波形可以發(fā)現，全響應與零狀態(tài)響應的不同之處就在于充電的起點不同，后續(xù)的波形都是相同的。五、思考與討論在RC串聯(lián)電路中，電容充電上升到穩(wěn)定值遇電容衰減到初始值所需要的時間相同，時間常數=R*C，RC串聯(lián)電路中，電容電壓上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需要的時間為一個時間常數，RC串聯(lián)電路中，電容電壓衰減到初始電壓的36.8％所需要的時間為一個時間常數。通常認為電路從暫態(tài)到達穩(wěn)定狀態(tài)所需要的時間為無窮大，但實際計算時通常取時間常數的5倍，即5。實驗五二階動態(tài)電路的仿真分析實驗目的研究R、L、C串聯(lián)電路的電路參數與暫態(tài)過程的關系。觀察二階電路在過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種情況下的響應波形。利用響應波形，計算二階電路暫態(tài)過程有關的參數。掌握利用計算機仿真與示波器觀察電路響應波形的方法。實驗原理用二階微分方程描述的動態(tài)電路，為二階電路。圖5-1所示R、L、C串聯(lián)電路是典型的二階電路。其電路方程為:LCd2uc/dt2+RCduc/dt+uc=usuc(0+)=uc(0-)=U0duc(0+)/dt=iL(0+)/C=iL(0-)/C=I0/C圖5-1電路的零輸入響應只與電路的參數有關，對應不同的電路參數，其響應有不同的特點：當R>2時，零輸入響應中的電壓、電流具有非周期的特點，成為過阻尼狀態(tài)。當R<2時，零輸入響應中的電壓、電流具有衰減振蕩的特點，稱為欠阻尼狀態(tài)。此時衰減系數δ=R/2L，ω0=1/是在R=0情況下的振蕩角頻率，成為無阻尼振蕩電流的固有角頻率。在R≠0時，R、L、C串聯(lián)電路的固有振蕩頻率ω’將隨δ=R/2L的增加而下降。當R=2時，有δ=ω0，ω’=0暫態(tài)過程介于非周期與振蕩之間，稱為臨界狀態(tài)，其電壓、電流波形如圖5-3（C）所示。其本質屬于非周期暫態(tài)過程。(2)除了在以上各圖所表示的u-t或i-t坐標研究動態(tài)電流的暫態(tài)過程以外，還可以在相平面作同樣的研究工作。相平面也是直角坐標系，其橫軸表示被研究的物理量度x，縱軸表示被研究的物理量對時間的變化率dx/dt。由電路理論可知，對于R、L、C串聯(lián)電路，兩個狀態(tài)變量分別為電容電壓uc、電感電流iL。因為iL=iC=Cduc/dt，所以取uc為橫坐標，iL為縱坐標，構成研究該電流的狀態(tài)平面。每一個時刻的uc、iL，可用向平面上的某一點表示，這個點稱為相跡點。uc、iL隨時間變化的每一個狀態(tài)可用相平面上一系列相跡點表示。一系列相跡點相連得到的曲線，稱為狀態(tài)軌跡（或相軌跡）。圖5-2R、L、C串聯(lián)電路利用PSpice仿真可以很方便地得到狀態(tài)軌跡。圖5-3各圖的左邊即為幾種不同暫態(tài)過程的狀態(tài)軌跡。示例實驗研究R、L、C串聯(lián)電路零輸入響應波形。(1)利用PSpice分析圖5-2所示電路。其中電容元件C1的IC（初始狀態(tài)uc（0+））設為10V，電感元件IC（初始狀態(tài)iL（0+））設為0，電阻R1元件Value設為{val}，設置PARAN的val參數為1Ω。在設置仿真參數元件的全局變量時，設置Parametername：為val。在Sweeptype欄內，選Valuelist（參數列表）為0.00001，，20，40，100，即分別計算以上參數下的個變量波形。R=0.00001(2)再用PSpice在一個坐標下觀察uc、iL、uL1波形，并在屏幕上得到如圖5-4所示的結果。R=20Ω欠阻尼情況R=40Ω臨界阻尼情況（c）R=100Ω過阻尼情況圖5-43種情況下的uc，iL，uL波形選做實驗研究方波信號作用下的R、L、C串聯(lián)電路。圖5-5方波信號作用下的RLC串聯(lián)電路利用PSpice分析電路圖5-5，元件設置如圖所示，這里C1與L1的初始狀態(tài)均為0，設置暫態(tài)仿真時間范圍是0—8ms（即方波脈沖的兩個周期），參數設置為列表方式，分別選取Val=-0.5Ω，0.1Ω，1，10Ω，40Ω，200Ω，觀察uc在這些參數下的波形。Val=-0.5Val=0.1Val=1Val=10Val=40R=200Ω的圖形五、思考與討論RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程中，電感和電容之間存在能量轉換，在能量傳遞過程中，由于電阻會消耗能量，所以隨著R的大小的不同，電路會出現不同的工作狀態(tài)。當R較?。ǎr，電路處于振蕩狀態(tài)，電感和電容通過電流來實現能量交換，由于電阻總是消耗能量（此時消耗能量較?。?，使整個系統(tǒng)的能量不斷減少，從而使電容電壓的振幅值衰減。當當時，電路處于非振蕩狀態(tài)，由于電阻較大，消耗的能量較多，從而“阻礙”了電容和電感之間能量的傳遞，故稱之為“過阻尼”。當時，電路處于臨界狀態(tài)，由于此時能量沒有消耗，故此時電容電壓幅值不會衰減，而是等幅振蕩。實驗六頻率特性和諧振的仿真實驗目的學習使用PSpice軟件仿真分析電路的頻率特性。掌握用PSpice軟件進行電路的諧振研究。了解耦合諧振的特點。原理與說明(1)在正弦穩(wěn)態(tài)電路中，可以用相量發(fā)對電路進行分析。電路元件的作業(yè)是用復阻抗（有時也簡稱阻抗）Z表示，復阻抗Z不僅與元件參數有關，還與電源的頻率有關。因此，電路的輸出（電壓、電流）不僅與電源的大?。ㄓ行е祷蛘穹┯嘘P，還與電源的頻率有關，輸出（電壓、電流）傅氏變換與輸入（電壓源、電流源—）傅氏變換之比稱為電路的頻率特性。(2)在正弦穩(wěn)態(tài)電路中，對于含有電感L和電容C的無源一端口網絡，若端口電壓和端口電流同相位，則稱該一端口網絡為諧振網絡。諧振既可以通過調節(jié)電源的頻率產生，也可以通過調節(jié)電容元件或電感元件的參數產生。電路處于諧振時，局部會得到高于電源電壓（或電流）數倍的局部電壓（或電流）。(3)進行頻率特性和諧振電路的仿真時，采用“交流掃描分析”，在Probe中觀測波形，測量所需數值。還可以改變電路或元件參數，通過計算機輔助分析，設計出滿足性能要求的電路。(4)對濾波器輸入正弦波，令其頻率從零逐漸變大，則輸出的幅度也將不斷變化。把輸出降為其最大值的（1/2）多對應的頻率稱為截止頻率，用ωc表示。輸出大于最大值的（1/2）的頻率范圍就稱為濾波器的通頻帶（簡稱通帶），也就是濾波器能保留的信號的頻率范圍。各類濾波器的通頻帶定義如圖6-1所示。(5)對濾波器電路的分析可以用PSpice軟件采用“交流掃描分析”，并在Probe中觀測波形，測量濾波器的通頻帶，調節(jié)電路參數，以使濾波器滿足設計要求。三、示例實驗（1）雙T型網絡如圖6-2所示。分析該網絡的頻率特性。分析網絡的頻率特性，須在ACSweep的分析類型下進行。編輯電路，輸入端為1V的正弦電壓源，從輸入端獲取電壓波形。圖6-2雙T型網絡實驗電路仿真設置：圖6-4雙T型網絡的幅頻特性從圖6-4可以看出，這是一個帶阻濾波器，低頻截止頻率近似為182Hz，高頻截止頻率近似為3393Hz，帶阻寬度3211Hz。四、選做實驗（1）圖6-5（a）所示為RLC串聯(lián)電路，測試氣幅頻特性，確定去通帶寬Δf。若Δf小于40KHz，試采用耦合諧振的方式改進電路，使其通帶寬滿足設計要求。（a）仿真圖6-5（a），觀察其諧振頻率和通帶寬是否滿足設計要求。（a）RLC串聯(lián)電路由實驗結果發(fā)現，通頻帶過窄，小于40KHZ。（b）改進電路如圖6-5（b）所示，其耦合電感參數設置如下L1=L2=100uH，耦合系數COUPLE=0.022.觀察其諧振頻率和通帶寬是否滿足設計要求。耦合諧振電路圖6-5諧振電路的實驗電路改進的實驗電路明顯改變了通頻帶的寬度，電路的選頻特性更好。思考與討論（1）同一電阻、電感、電容原件做串聯(lián)和并聯(lián)時，電路的性質不同。因為當串聯(lián)電路呈感性時，并聯(lián)電路可能呈容性；串聯(lián)電路呈容性時，并聯(lián)電路可能呈感性。當串聯(lián)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，電容和電感相當于短路，而此時對于并聯(lián)電路來說可能發(fā)生并聯(lián)諧振，并聯(lián)支路相當于開路。（2）頻率對電路的性質有影響。頻率不同時，容抗和感抗都會隨之而改變，從而可能使原來呈感性的電路轉而呈容性，也可能使原來呈容性的電路變?yōu)楦行?。當發(fā)生諧振時，還會使電路呈阻性。實驗七三相電路的研究一實驗目的通過基本的星形三相交流電的供電系統(tǒng)實驗，著重研究三相四線制和三相三線制，并對某一相開路、短路或者負載不平衡進行研究，從而熟悉三相交流電的特性。二原理與說明1．利用三個頻率50Hz、有效值220V、相位各相差120度的正弦信號源代替三相交流電。2．星形三相三線制負載不同時的電壓波形變化及相應的理論。3．星形三相四線制：三相交流源的公共端N與三相負載的公共端相連。4．當三相電路出現若干故障時，對應電壓和電流會發(fā)生什么現象去驗證理論。三示例實驗1、電路圖如下所示，其中電源為三相對稱電源，負載分為兩種情況：一種情況是三相對稱負載，另一種情況是不對稱三相負載。（注：圖中R4=1M，為Pspice提供一個虛擬零電位）。在capture中繪制如上所示電路圖，V1,V2,V3設置為Vac=220V,Vampl=311V，freq=50Hz，Voff=0，phase分別為0，-120，120.三相負載阻值均為100K。設置Transient分析的runtime為40ms。運行仿真，得到電壓波形如下：(d)改變其中一相負載的阻值R1=50K，重新運行仿真，得到結果如下：（e）分別將R1的阻值減小為10K,5K,1K,得到不同的電壓波形如下：R1=10K:R1=5K:R1=1K:(f)將R1,R2,R3設置成不同的阻值，形成三相不平衡電路，觀察不同狀態(tài)下的電壓波形。R1=100K，R2=60K，R3=20K增加一條中線如下圖所示，重復上面的實驗過程，得到不同的電壓波形圖。（100k,100k,100k）（50k,100k,100k）（10k,100k,100k）（5k,100k,100k）（1k,100k,100k）四選做實驗無中線R1短路無中線R1=開路有中線R1短路有中線R1開路五、思考與討論（1）三相三線制電路中，負載電壓隨相應的負載變化而變化，而且變化規(guī)律相反，即一路負載變大，這路電壓減小，反之增大。（2）三相三線制電路接不對稱負載時，中性點發(fā)生偏移，負載電壓也不對稱。三相四線制電路，無論負載對稱與否，負載電壓均對稱。實驗八受控電源的電路設計一實驗目的（1）學習使用Pspice進行電路的輔助設計。（2）用Pspice測試受控電源的控制系數和負載特性。（3）加深對受控電源的理解。二原理與說明受控電源是一種二端口元件，按控制量和被控制量的不同，受控電源可分為：電壓控制電壓源（VCVS)、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電壓源(CCVS)和電流控制電流源(CCCS)四種?？刂葡禂禐槌档氖芸仉娫礊榫€性受控電源,它們的控制系數分別用μ、g、r和β。本實驗是用運算放大器和固定的電阻組成上述四種受控電源。三實驗任務電壓控制電壓源和電壓控制電流源的仿真設計。a.用Pspice繪制電路和設置符號參數。b.設置分析類型，對電路進行分析，得到控制量和被控制量，間接測量控制系數μ和g。并通過公式μ=（1+R1/R2),g=1/R分別計算控制系數μ和g。c.對結果進行分析。d.改變電阻值，再用Pspice進行仿真分析，分別確定控制系數μ和g與電阻的函數關系。電壓控制電壓源的設計電路對電路的電源V1進行直流掃描，研究受控源的線性工作區(qū)，由輸出電壓曲線可以發(fā)現，只有V1電壓在0至2V時，輸出電壓關系才滿足受控源關系，即U2=(1+R1/R2)U1=6*U1.電壓控制電流源的設計電路對電路的電源V1進行直流掃描，研究受控源的線性工作區(qū)，由輸出電流曲線可看到，只有在電壓為0至1V的范圍內，輸出電流滿足電壓控制電流源關系，即I2=（1/R）U1=0.01*U1.（2)電流控制電壓源的仿真設計。輸入電流I1由電壓源Us和串聯(lián)電阻Ri提供。a.用Pspice繪制電路和設置符號參數。b.設置分析類型，對電路進行分析，得到控制量和被控制量，間接測量控制系數r。并通過公式r=-R,計算控制系數r。c.對結果進行分析。d.改變電阻值，再用Pspice進行仿真分析，分別確定控制系數r與電阻的函數關系。電流控制電壓源的仿真設計對電路的電源V1進行直流掃描，研究受控源的線性工作區(qū)，在仿真實驗中將X軸設為電源的電流，研究輸入電流與輸出電壓關系。從關系曲線上可以看出，只有輸入電流在0至7mA范圍內，輸出電壓才滿足受控源關系，即U2=(-R)I1=-2000*I1.所以該電路的輸入電流應小于7mA。（3）電流控制電流源的仿真設計。輸入電流I1由電壓源Us和串聯(lián)電阻Ri提供。a.用Pspice繪制電路和設置符號參數。b.設置分析類型，對電路進行分析，得到控制量和被控制量，間接測量控制系數β。并通過公式β=（1+R1/R2)計算控制系數β。c.對結果進行分析。d.改變電阻值，再用Pspice進行仿真分析，分別確定控制系數β與電阻的函數關系。電流控制電流源的仿真設計電流控制電流源電路對電路的電源V1進行直流掃描，研究受控源的線性工作區(qū)，在仿真實驗中將X軸設為電源的電流，研究輸入電流與輸出電流關系。從關系曲線上可以看出只有輸入電流在0至5mA范圍內輸出電流才滿足受控源關系，即I2=(1+R1/R2)I1=2*I1.故想使該受控源電路正常工作，輸入電流不應該超過5mA。五．思考與討論受控源不可以作為電路的激勵源對電路起作用。如果電路里沒有獨立電源僅僅有受控源，電路中不會有電流和電壓。受控源并不是電源，它僅僅反映一個電量對另一個電量的控制關系。獨立電壓（流）源可以獨立于外電路產生電壓（流），而受控源則不能獨立產生電壓（流），其電壓（流）的大小完全取決于控制量。但當控制量確定并保持不變時，受控源則具有獨立電源的特性.實驗九負阻抗變換器電路的設計實驗目的學習使用Pspice進行電路的計算機輔助設計，培養(yǎng)用仿真軟件設計、調試和工程制作電路的能力。用Pspice進行負阻抗變換器的計算機輔助設計?！皽y試”負阻抗變換器的輸入阻抗和其負載阻抗的關系，用間接測量的方法測量負阻抗變換器的參數。加深對負阻抗變換器的理解，熟悉和掌握負阻抗變換器的基本使用。原理與說明負阻抗變換器（NIC）是一個有源二端口元件，實際工程中一般用運算放大器組成。它有兩種形式，分別為電壓反向型和電流反向型。當負阻抗變換器的負載阻抗為ZL時，從其輸入端看去的輸入端阻Zin為負載阻抗的負值，即Zin=-ZL實驗任務負阻抗變化的電路設計。實驗電路如圖所示。選擇ZL=R=1kΩ，用Pspice軟件進行仿真，求出其輸入阻抗Zin。由電流和電壓曲線關系可計算求得R=-1K選擇頻率為100Hz正弦電源，其有效值可以自己選定，R=10Ω，ZL=（5-j5）Ω，用Pspice軟件進行仿真分析，求出其輸入阻抗Zin。設置交流掃描，頻率為100HZ，得到FREQIM(V_PRINT1)IP(V_PRINT1)IR(V_PRINT1)II(V_PRINT1)1.000E+021.415E+00-1.350E+02-1.001E+00-1.000E+00計算得輸入阻抗為Zin==（5-j5）Ω。選擇正弦電源的頻率f=1000Hz，R=100Ω,ZL=(3+j4)Ω,用Pspice軟件仿真分析，求出其輸入阻抗Zin。設置交流掃描，得出FREQIM(V_PRINT1)IP(V_PRINT1)IR(V_PRINT1)II(V_PRINT1)1.000E+031.999E+001.269E+02-1.199E+001.600E+00經過計算可得輸入阻抗Zin==(3+j4)Ω。用負阻抗變換器仿真負電阻。用前面電路所示的負阻抗變換器的電路實現一個等效負阻抗電阻，將其與獨立電源和其他電阻組成一個直流電路。實驗電路如圖所示。選擇元件的參數，用“BiasPointDetail”仿真分析該電路，求出該電路的節(jié)點電壓和元件電流。從結果分析等效負電阻元件伏安特性，看其是否滿足“負電阻”特性。設電源電壓為掃描變量，用“DCSweep…”仿真分析該電路，在Probe中觀測用負阻抗變換器仿真的“負電阻”的電壓和電流曲線，并確定兩者之間的函數關系。故U=-RI=-1000I用負阻抗變換器仿真電感。用任務（1）中所示的負阻抗變換器電路實現一個等效電感，將其與R、C元件串聯(lián)，組成一個RLC串聯(lián)電路。選擇元件參數，用“ACSweep…”仿真分析該電路，確定其諧振頻率。將電阻設為掃描變量，并定義為var，再仿真分析該電路，確定電阻為何值時發(fā)生串聯(lián)諧振。此電路不可以通過簡單的串聯(lián)就做出RLC串聯(lián)電路，因為此時會將R、L、C的值先相加，在一起進行復阻抗變換，根本無法實現串聯(lián)諧振！事實上，復阻抗變換器有兩種逆變作用：1、負阻抗變換器的逆變作用A（與頻率有關，圖1）。根據Zin=-KZL定義（1）當ZL為電容時，ZL=1/jωC，Zin=-1/jωC=jωL，等值電感L=1/ω2C（2）當ZL為電感時，ZL=jωL，Zin=-jωL=1/jωC，圖221116-5等值電容C=1/ω2L圖221116-5圖1圖22、負阻抗變換器的逆變作用B（與頻率無關，圖2）。當R與負阻元件-(R+1/jωC)相并聯(lián)時，其結果自選實驗。自行設計電路并用Pspice進行仿真分析和設計。實驗十回轉器電路的設計實驗目的進一步學習使用Pspice進行電路的計算機輔助設計。用Pspice進行回轉器的的計算機輔助設計。用間接測量的方法測量回轉器的回轉系數。加深對回轉器的理解，熟悉和掌握回轉器的基本應用。原理與說明回轉器是一個二端口元件，實際工程中一般用運算放大器組成，它的電路符號如圖所示。回轉器的端口電壓和端口電流的伏安關系為或式中，r、g分別成為會板起的回轉電阻和回轉電導，也成為回轉器的回轉系數?；剞D器的重要的性質是它可以將一個端口的電流（或電壓）“回轉”為另一個端口的電壓（或電流）?；剞D器具有“回轉”阻抗的功能，如果再回轉器的2-2‘端接上阻抗ZL(也稱為回轉器的負載阻抗)如圖所示，那么，回轉器的1-1’端（輸入端）的等效阻抗Zin由其伏案特性推到可得Zin=r2/ZL,這里采用的是向量形式。下面討論ZL取不同值的幾種情況。當ZL=RL時，Zin=r2/RL,為純電阻。當ZL為電容元件時，ZL=-j1/（ωc）Zin=jωcr2=jω（cr2）=jωLeq為純電感，等效電感Leq=r2c。回轉器可以將電容“回