电路计算机仿真分析
实 验 报 告
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实验一 直流电路工作点分析和直流扫描分析
一、实验目的
1、学习使用PSPICE软件，熟悉它的工作流程，即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。 2、学习使用 PSPICE进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。
二、实验原理
对于电阻电路，可以用直观法（支路电流法、节点电压法、回路电流法）列写电路方程，求解电路中各个电压和电流。PSPICE软件是采用节点电压法对电路进行分析的。
使用PSPICE软件进行电路的计算机辅助分析时，首先在capture环境下编辑电路，用PSPICE的元件符号库绘制电路图并进行编辑、存盘。然后调用分析模块、选择分析类型，就可以“自动”进行电路分析了。需要强调的是，PSPICE软件是采用节点电压法“自动”列写节点电压方程的，因此，在绘制电路图时，一定要有参考节点（即接地点）。此外，一个元件为一条“支路”（branch）,要注意支路（也就是元件）的参考方向。对于二端元件的参考方向定义为正端子指向负端子。
三、实验内容与步骤
1、示例实验
(1)示例说明：应用PSPICE求解图1-1所示电路个节点电压和各支路电流。
R21I2I12AdcR11R334Adc0图1-1
2、操作步骤：
(1)启动 Orcad capture ,建立工程Projl, 选项框选择Analog or Mixed A/D 。类型选择为create a blank project 。
(2)在原理图界面点击Place/Part或右键快捷键。 (3)首先添加常用库，点击Add Library ，将常用库添加进来。本例需添加Analog( 包含电阻、电容等无源器件)，Soure(包含电压源、电流源等电源器件)， Special(包含虚拟打印机等器件)。在相应的库中选取电阻R,电流源IDC，点取Place/GND选取O/Source，以放置零节点（每个电路必需有一个零节点）。
(4)移动元件到适当位置，右键单击器件进行适当旋转，点击Place/Wire或捷键将电路连接起来如图1-1所示。
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(5)双击器件或相应参数修改名称和值。 (6)在需要观察的位置放置探针。 (7)保存原理图。
3、仿真
(1)点击Pspice/New Simulation Profile ,输入名称（例如DC1）；
(2)在弹出的窗口中Basic Point 是默认选中，必须进行分析的，点击确定。 (3)点Pspice/Run(快捷键F11)或工具栏相应按钮。 (4)如原理图无错误，则显示Pspice A/D窗口。在本例中未设置其它分析，窗口无显示内容，关闭该窗口。
(5)在原理图窗口中点击V,I工具栏按钮，图形显示各节点电压和各元件电流值如下：
R24.000KV4.000AR11k1k2.000A2.000AR33k6.000KV
Idc12Adc2.000AIdc24Adc4.000A0V0图1-2 仿真结果
四、选做实验
以图所示的直流电路为例，要求对这个电路进行以下两方面的分析：
1、直流工作点分析：即求各节点电压和各元件电压和电流。同上。
IPRINTIs29.616KVR222.401AR1Is11Adc1.000A412.00VVs112Vdc0V2.401A14.42KVI5I33.000A3AdcR433.599A10.80KVV43.599A7VdcV310.80KV2Adc3.599A5Vdc2Adc2.000A1.000A1AdcV22.401A10Vdc14.41KV14.41KV3.599AR31I10.81KVI42.000A0图1-3 选做实验电路图
2、直流扫描分析：
(1)单击Pspice/Edit Simulation Profile,打开分析类型对话框，建立分析类型。对直流电路的扫描分析要选择“DC Sweep?.”。选中后，打开下一级对话框“直流扫描分析
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参数表”，并设置为：
“Sweep Var.Type”选择“Voltage Source”; “Sweep Type”选择“Linear”; “Name”选择“Vs1”; “Start Value”输“0”，“End Value”输“12”,”Increment”输“0.5”。 (2)运行Pspice的仿真计算程序，进行直流扫描分析。
(3)对于图中电路，电压源US1的电压设置在0到12V之间变化，显示的波形就是负载电阻RL的电流IRL随USL变化的波形。见图1-4。
2.8A2.4A2.0A1.6A1.2A0V-I(R3) V_Vs12V4V6V8V10V12V图1-4 直流扫描分析的输出波形
(4)为了得到数值的结果，可以从“SPECIAL”库取“INPRINT”(电流打印机)，把它串联
到测量点上。例如对于图1-5电路，可以把“INPRINT”与“RL”串联。这时“INPRINT”的属性设置为“dc=I(RL)” ,其余项可以缺省。当在“直流扫描分析参数表”中设置的分析参数“Increment”为“1”时，运行仿真。在Capture窗口单击Psoice/View Output file ,数据输出为：
V_V1 I(V_PRINT1) 0.000E+00 1.400E+00 1.000E+00 1.500E+00 2.000E+00 1.600E+00 3.000E+00 1.700E+00 4.000E+00 1.800E+00 5.000E+00 1.900E+00 6.000E+00 2.000E+00 7.000E+00 2.100E+00 8.000E+00 2.200E+00 9.000E+00 2.300E+00 1.000E+01 2.400E+00 1.100E+01 2.500E+00 1.200E+01 2.600E+00
（5）IRL与US1的函数关系为：IRL=1.4+(1.2/12)U1。 （公式 1-1）
1.4表示当没有电压源U1时，IRL为1.4A； 12表示U1变化了12V；
1.2表示当电压变化了12V时，电流变化了1.2A。
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五、思考与讨论
1、任选一条闭合回路，可以得出该回路的电压之和为零，即：∑Ui=0 ；另外任一节点电
流之和为零，即：∑Ii=0。可以得出基尔霍夫电压定律和基尔霍电流定律的正确性。 2、公式1-1中，1.4表示Vs1断开时其他电源作用于RL的电流，0.1表示Vs1单独作用
于RL，而其他电源置零时的等效电导，根据电路的叠加原理，所有电源同时作用于 RL时的电流为两部分之和。即：IRL=1.4+0.1Us1 。
3、 实验中如果要测量节点N1的电压随Us1的函数关系，只需在节点N1处添加一个电压
指针，其他设置与直流扫描分析类似。
4、总结如何用Pspice进行直流工作点分析和直流扫描分析。
答：Pspice软件的使用：若想得到其它量的函数关系，得到其波形图，只需在所测定点
上设置相应的探针，然后在参数设定上进行一点更改。如想要确定负载电阻RL的电流随负载电阻变化的波形，只需将“直流扫描分析参数表”中“Name”中的V1该为RL；若想要确定节点电压Un1随U1的变化，只需在n1这个节点上设置一个电压探针。
实验二 戴维南定理和诺顿定理的仿真
一、实验目的
1、进一步熟悉PSPICE 仿真软件中绘制的电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。学习Prode 窗口的简单设置。 2、加深对戴维南定理与诺顿定理的理解
二、实验原理
戴维南定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻串联的支路来代替，该电压源的电压Us等于原网络的开路电压Uoc，电阻Ro等于原网络的全部独立电源置零后的输入电阻Req。诺顿定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电流源与电导并联的支路来代替，该电流源的饿电流Is等于原网络的短路电流Isc，其电导Go等于原网络的全部独立电源置零后的输入电导Geq（Geq=1/Req）。
R0R1100R250R3150V15Vdc0VdcV2RL{var}1kRLd1kIsG01kRLn1kV30PARAMETERS:var = 1k00图2-1 绘制的电路图
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