上海电力学院电路计算机辅助设计1--谐振电路
电路辅助设计实验报告(2)初始版
上海电力学院本科课程设计电路计算机辅助设计（2）院系：电力与自动化工程学院专业年级（班级）： 2012021学生姓名：刘政学号： 20121677指导教师：杨欢红成绩：目录：（1）实验一、直流或正弦激励下的RL、RC一阶电路的响应（含受控源） (3)（2）实验二、阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）动态响应及其特点 (8)（3）实验三、双口电路的设计 (13)（4）实验四、利用运算放大器实现回转器 (19)（5）实验五、非线性电路（含三极管的非线性电路分析） (23)（6）实验六、有源滤波器设计与仿真实现 (27)实验一、直流或正弦激励下的RL 、RC 一阶电路的响应（含受控源）一、电路课程设计目的（1）理解换路定律的的概念、换路定则、动态分析与稳态分析的概念。
（2）掌握初始值的求法。
（3）利用Multism 11.0进行仿真设计，观察换路的过程的函数图象的变化。
（4）分析图像的变化过程，与理论所求表达式相对照得出结论。
二、实验原理及实例利用三要素法求解一阶线性微分方程，不需要列出电路的微分方程，而且三要素中的每一个要素都有明确的意义可以分别计算，零输入响应和零状态响应只是全响应的特殊情况。
应用三要素法解题的步骤和方法主要有以下4步： （1）计算电压、电流的初始值(0)f +。
其中(0)(0)c c u u +=-，(0)(0)L L i i +=-，除此以外的初始值，可根据0+时刻的等效电路求得。
（2）计算电压或电流的稳态值()f ∞把换路后的电路中的所有电容看成开路，所有电感看成短路。
（3）计算电路的时间常数τ同一个一阶电路中的所有元件上的电压和电流具有相同的时间常数，τ中的电阻是从L 或者C 的两端看进去的入端电组。
（4）将上述值代入三要素的公式如图1—1所示，开关动作前电路已经处于稳态，求0t ≥时开关打开，求()c u t 。
+ Uc _图1—1解：开关动作前，(0)c u +=(0)c u -=0对节点1列节点电压方程可得：1.51u +0.51u =1 解得：1u =0.5v()c u ∞=0.5—4⨯1.51u =—2.5v图1—2对图1—2节点1列KCL 方程可得：0.51u +0.751u =1 解得：1u =43v 对节点2列KCL 方程可得：0.751u =1.51u +eq I 解得：eq I =—53A图1—3对图1—3，对节点1列KCL 方程：0.51u +1.51u =1 解得：1u =0.5Voc u =—2.5V综上所述，可得oc eq eq u R i ==32Ω所以，32RC τ==s 根据三要素法公式：[]()()(0)()tf t f f f e τ-=∞++-∞可求得：43() 2.5 2.5t c u t e-=-+三、仿真模拟验证如图1—3所示，为该实例的仿真电路：图1—3图1-4图1—5图1—6利用示波器检测电容两端的电压变化的曲线，对比理论计算得出的结论，由图1—4闭合开关S达到稳态，到开关S打开再一次达到稳态，经历了一个如图1—5所示的过渡过程，从中可以看到曲线是沿43() 2.5 2.5tcu t e-=-+函数变化的。
上海电力学院电路计算机辅助设计2--二阶电路响应
实验三：二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点一、电路课程设计目的1、观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。
2、熟练运用multisim 分析二阶电路。
二、电路课程设计原理1、R 与L 及C 之间的关系：R >R =R <，欠阻尼震荡放电过程 2、分析过程：LU电路的初始状态为0(0)C u U -=，(0)0i -=。
列出回路KVL 方程式为0C R L u u u -++=0,(0)C C du i Cu U dt +=-=,(0)0L diu L i dt +== 220C C C d u duLC RC u dt dt++= 0(0)C u U += 00Ct du dt+==由于C du idt C =- 所以0(0)0C t du i dt C ++==-= 210LCs RCs ++=（1）R >1s 和2s 为两不等的负实数，暂态属非震荡类型，称电路是过阻尼的。
1202121()()s t s t C U u t s e s e s s =-- 1201221()()s t s t C du U s si t CC e e dt s s =-=--- 1201221()()s t s t L U di u t Ls e s e dt s s ==---（2）R =1s 和2s 为两相等的负实数，电路处于零界阻尼，暂态是非震荡的。
12s s δ==-121212()s t s t t C u A e A te A A t e δ-=+=+122()()t t t Cdu i t CC A e A e A e dtδδδδδ---=-=--+- 由0(0)C u U +=，00C t dudt +==可得01120U A A A δ=-+= 0(1)tC u U t e δδ-=+ 0()tC du U i t C te dt Lδ-=-= 0(1)t L diu LU t e dtδδ-==-（3）R <，1s 和2s 为一对共轭负数，属欠阻尼震荡电路。
电力电子技术中的谐振电路故障分析与修复技巧
电力电子技术中的谐振电路故障分析与修复技巧电力电子技术在现代电力系统中扮演着重要的角色。
谐振电路作为其中的一种常见电路类型，在实际应用中也会面临一些故障问题。
本文将重点讨论电力电子技术中的谐振电路故障分析与修复技巧，帮助读者更好地解决相关问题。
一、谐振电路的基本原理谐振电路是指电感与电容组成的振荡电路，常见的类型包括LC谐振电路和RLC谐振电路。
在理想情况下，谐振电路会在特定频率下形成共振，达到最大的电流或电压幅值。
然而，实际应用中谐振电路可能会出现一些故障问题，下面将逐一进行分析。
二、谐振电路的常见故障问题及原因1. 振荡频率异常：谐振电路由于其特殊的频率特性，如果振荡频率异常，将会影响电路的性能表现。
造成振荡频率异常的原因可能包括电感或电容元件损坏、电路连接错误等。
2. 振荡幅值异常：谐振电路在共振状态下，应该具有最大的电流或电压幅值；如果振荡幅值异常，会导致电路效率下降，甚至无法正常工作。
原因可能包括电阻元件损坏、电感或电容变化等。
3. 谐振电路的稳定性问题：在实际应用中，谐振电路的稳定性也是一个需要考虑的问题。
如果电路设计不合理或者参数选择不当，会导致谐振电路产生不稳定的振荡或者无法达到预期效果。
三、谐振电路故障分析与修复技巧1. 故障分析步骤（1）检查电路连接：首先需要检查电路元件之间的连接是否正确，特别注意电感与电容元件的极性安装是否正确。
（2）测量元件参数：使用合适的测试工具对电路中的元件进行测量，确认其参数是否符合设计要求。
（3）排除损坏元件：如果测量发现电感或电容等元件出现异常，可以尝试更换这些元件来解决问题。
2. 故障修复技巧（1）调整振荡频率：如果发现振荡频率异常，可以尝试调整电容或电感的数值来使其满足要求。
需要注意的是，调整电容或电感数值时要遵循一定的谐振电路设计原则。
（2）修复损坏元件：对于损坏的电感或电容元件，需要及时更换，确保电路能够正常工作。
在更换元件时，要注意选择与原来元件参数相匹配的替代品。
课程设计-自动化工程学院-上海电力学院
上海电力学院课程设计（大型作业）任务书（2014/2015学年第1学期）课题名称计算机硬件技术实践课题代码院（系）自动化工程学院专业自动化/测控技术与仪表班级学生时间2015年1月19日~2015年1月28日老师签名：教研室主任（系主任）签名：一、设计目的通过本项课程设计，对微机原理课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力，更好的理解微机原理课程中讲述的基本原理和概念。
二、设计内容与要求进行微机原理课程设计前，应学习并掌握了8086/8088汇编语言编程方法，掌握了8255、8253、8259、存储器等芯片的基本结构和工作原理，掌握了芯片编程控制的方法。
本课程设计要求学生设计一个汇编语言或微机应用系统，完成相对完整的测试、控制任务。
学生可自主选择规定的参考题目，也可以自定题目（须经指导老师审查）。
在下面的参考题目中，只提出最基本设计内容，学生也可以下面的题目为基础，进一步构思，完成有特色的个性化设计。
课程设计的参考选题如下（参见《计算机硬件技术实践指导》）：（1）计算机钢琴和音乐发生器的设计（见教材）（2）电子时钟的设计（见教材）（3）实例3--数字钟的设计（见教材）（4）实例4--简易计算器的设计（见教材）（5）实例5--温度控制系统的设计（见教材）（6）电子密码锁程序设计。
利用PC机系统功能调用实现电子密码锁。
通过显示菜单提示，可输入密码、更改密码、结束程序。
多功能密码锁。
密码锁在输入密码正确的条件下输出开锁电平，控制电控锁开启，同时显示00 字样。
当输入密码错误时，发出错误警告声音，同时显示FF 字样。
当6次误码输入的条件下，产生报警电平报警。
还可以实现对密码的修改，修改成功后，蜂鸣器发出确认音。
设计要求：选用8086 和适当的存储器及接口芯片完成相应的功能；用LED 显示器显示电子锁的当前状态。
（7）电子日历时钟系统程序设计。
功能：1）可通过M键切换显示模式：日期（年、月、日）、时间（小时、分、秒）、秒表（小时、分、秒、1/100秒）、闹钟（小时、分、秒）；2）在日期显示模式，可通过A键依次使年、月、日闪烁或变色，这时可通过I键加1调整；3）在时间显示模式，可通过A键依次使小时、分、秒闪烁或变色，这时可通过I键加1调整；4）在秒表显示模式，可通过I键切换（启动/暂停）计时，当暂停计时时可通过A键复位；5）在闹钟显示模式，可通过A键依次使On/Off标志、小时、分、秒闪烁或变色，这时可通过I键切换On/Off标志或加1调整；6）调整和秒表操作不影响日期和时间的准确性；7）可通过Q键结束程序。
电路大作业 计算机辅助设计
电路大作业计算机辅助设计上海电力学院本科课程设计电路计算机辅助设计（1）院系：电气工程学院专业年级（班级）： 2021021 学生姓名：邓学号：指导教师：向国芬成绩：2021年 01 月 10 日教师评语：仿真实验一：电阻电路辅助分析（回路电流法）一．实验目的1. 学习以及熟练电路仿真软件的使用；2. 学会运用回路电流法分析电路；3. 掌握功率的测量与计算方法；4. 学会用仿真软件来验证定理的可行性。
二．实验原理例题：用回路电流法求解下图（1）所示电路中的电压u,。
0.1u6V12V+2Ω 4A20Ω u-+--+4Ω图（1）0.1u6VIl 112V-2Ω +-+4AIl220Ω u-+4Ω Il3图（2）理论分析：1. 电路中有一个无伴电流源支路2. 电路中有一个受控电流源，且可先将其看作独立电流源处理；3. 电路中有3个网孔，数量较少综上，此题用回路电流法，选取回路电流Il2通过该无伴电流源，另选取两条回路电流Il1和Il3，如图（2）所示。
列出回路电流方程：Il3 Il1 Il2 Il1Il2Il2 Il3Il1解得 Il3Il1 （Il3 Il1） =9.92W (发出功率)三. 仿真实验设计与测试设计下图所示的仿真电路：测量仿真电路中的电流电压和功率，看是否与计算值相同：观察仿真电路数据，可见仿真得Il1=0.8A,Il3=3.6A,u=8V,P=9.92W与理论值相符。
四.实验结论与回路电流法使用时的注意事项回路电流法是以回路电流作为未知量，根据KVL列出必要的回路电压方程，联立求解回路电流。
本实验证明了回路电流法的正确性。
在运用回路电流法时需注意：1. 回路电流法适用于回路数较少的电路；2. 受控电流源可看成独立源列方程；3. 当电路中含有无伴电流源时，让其自身构成一个独立回路；4. 方程的数目要与未知数相同。
特别的在判断发出还是吸收功率是要把计算值和参考方向是否关联同时考虑进去。
电力电子技术中的谐振现象及其应对措施
电力电子技术中的谐振现象及其应对措施谐振现象是电力电子技术中一个重要而常见的问题。
它在电路中产生的能量交换和频率匹配不良等因素，可能会对电路的正常工作产生不利影响。
因此，了解谐振现象的原理以及采取相应的应对措施是至关重要的。
本文将着重探讨电力电子技术中的谐振现象，并提出一些常见的应对策略。
一、谐振现象的原理谐振是指在振动或波动过程中的频率匹配现象。
在电力电子技术中，谐振现象通常是由电路中的电感、电容以及瞬态过程等因素引起的。
当电感和电容元件在电路中相互作用时，可能会出现谐振频率，从而导致谐振现象的产生。
谐振现象可分为串联谐振和并联谐振两种形式。
串联谐振是指电感和电容串联在一起，共同组成了一个谐振回路。
在谐振频率下，电路中的电感和电容将出现谐振现象，使得电路的电压和电流幅值异常增大，并可能导致电路的失效。
而并联谐振则是电感和电容并联在一起，共同形成谐振回路。
对于并联谐振情况，谐振时电路中的电流将异常增大，同样也可能对电路造成损坏。
二、电力电子技术中的谐振应对措施为了有效应对电力电子技术中产生的谐振现象，工程师在设计和实施电路时需要考虑以下几种常见的应对措施：1. 调整电路参数：根据电路的需求，可以通过调整电路的参数来改变谐振频率。
例如，通过增大或减小电感和电容的数值，可以使谐振频率发生相应的变化，以达到避开原有谐振频率的目的。
2. 添加衰减器：在一些谐振频率无法通过调整电路参数来解决的情况下，可以考虑采用衰减器来消除谐振现象。
衰减器通常由电阻、电感、电容等元件组成，通过向电路引入合适的耗散元件来消耗谐振回路中的能量，从而有效避免谐振现象的发生。
3. 使用滤波器：在电力电子技术中，滤波器常常被用于去除谐振频率的干扰。
滤波器可以通过选择合适的频率响应特性，如低通滤波器、带通滤波器等，来抑制和削弱谐振频率的干扰信号，从而提高电路的稳定性和抗干扰能力。
4. 隔离谐振回路：在一些情况下，串联谐振回路或并联谐振回路可能带来不可避免的谐振问题。
上海电力学院电路计算机辅助设计-谐振电路
实验五：谐振电路的仿真设计一、电路课程设计目的1.学习用实验方法判断电路是否发生谐振2.加深理解电路发生谐振的条件、特点3．熟练应用Multisim 软件仿真谐振电路并掌握分析数据二、电路课程设计原理1.一般情况下，含有电感和电容的电路，对于正弦信号所呈现的复阻抗为复数，若调整参数后使得电路的复阻抗为纯电阻，就称该电路发生谐振。
2.串联电路发生谐振的条件是复阻抗Z=R+jX 的虚部为零，即0X =。
当实部0R ≠时，U ∙和I ∙同相。
3.并联电路发生谐振的条件是复导纳j Y G B =+的虚部为零，即0B =。
当实部0G ≠时，U ∙和I ∙同相。
三、电路课程设计与步骤 图所示电路中已知U =100V ∙（频率为50Hz ），判断电路是否发生谐振，并求电流I ∙、电压1U ∙。
图4-1解：在图4-1中，电路不肯能发生并联谐振eq Z 的虚部为零∴该电路发生串联谐振。
其大小为I=10A其大小为17.071V U =四、仿真电路设计用Multisim 仿真上题含受控源的电路步骤：1. 将电感j Ω1转化成1L==3.1830989250mH π⨯⨯， 2. 将电容j -1转化成1C==3.1830989250mF π⨯⨯ 3. 然后在Multisim 中创建电路元件。
4. 按图连接电路图。
得到如图所示的仿真电路图。
5. 运行仿真电路图。
仿真电路结果：电流表显示的I 值为10A ，电压表显示的1U 值为7.071V与理论值相同。
图4-2通道A （电压U ∙）和通道B （电流∙I ）的相位差分析：在图4-3中，通道A 在峰值时1 4.896T ms =通道B 在峰值时2 4.896T ms =说明电压U ∙和电流∙I 的相位差为0即该电路发生串联谐振。
图4-3五、电路课程设计注意事项1. 示波器正确使用和接线2. 电路勿忘接地3．仿真电路的电感、电容X X l c 、要转化成L C 、输入仿真电路的电感和电容元件参数中。
上海电力学院电路辅助设计报告完整精华版修订版
上海电力学院电路辅助设计报告完整精华版修订版IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】上海电力学院本科课程设计电路计算机辅助设计（1）院系：电气工程学院专业年级（班级）：学生姓名：学号：指导教师：成绩：年月日目录仿真实验 1 二阶电路响应的三种情况及特点 (2)仿真实验 2 互感电路仿真设计 (7)仿真实验 3 二端口网络设计 (12)仿真实验 4 对称三相交流电路仿真设计 (20)仿真实验 5 节点电压法分析电阻电路 (24)仿真实验 6 非正弦周期电路仿真设计 (27)仿真实验 7 戴维南定理仿真设计 (31)仿真实验 8 直流或正弦激励下的一阶电路的响应 (34)仿真实验 1 二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）情况及特点一、仿真实验目的1、通过RLC 电路的放电过程，认识二阶电路响应的原理。
2、观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。
3、熟练运用multisim 分析二阶电路二、实验原理及实例原理：如图1通过RLC 串联电路的放电过程研究二阶电路的响应。
设开关闭合前电容已带有电荷，0)0(,)0(0==--L c i u u （1） t=0时开关闭和，由KVL 得0=++-L R c u u u （2）由22,,dtu d LC dt di L u dt du RC Ri u dt du c i c L c R c -==-==-= (3)得微分方程0122=++c c c u LCdt du L R dt u d (4) 图1 特征方程为012=++LCp L R p ,特征根为 LCL R L R p 1)2(222,1-±-= (5) 当 CL R 2> 时，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。
?当 CL R 2=时，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。
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实验五：谐振电路的仿真设计
一、电路课程设计目的
1.学习用实验方法判断电路是否发生谐振
2.加深理解电路发生谐振的条件、特点
3．熟练应用Multisim 软件仿真谐振电路并掌握分析数据
二、电路课程设计原理
1.一般情况下，含有电感和电容的电路，对于正弦信号所呈现的复阻抗为复数，若调整参数后使得电路的复阻抗为纯电阻，就称该电路发生谐振。
2.串联电路发生谐振的条件是复阻抗Z=R+jX 的虚部为零，即0X =。
当实部0R ≠时，U ∙和I ∙
同相。
3.并联电路发生谐振的条件是复导纳j Y G B =+的虚部为零，即0B =。
当实部0G ≠时，U ∙和I ∙
同相。
三、电路课程设计与步骤图所示电路中已知U =100V ∙
（频率为50Hz ），判断电路是否发生谐振，并求电流I ∙、电压1U ∙。
图4-1
解：
在图4-1中，电路不肯能发生并联谐振
eq 1j 1j Z =+11+j 11j ⨯⨯-=Ω-（1）（1）1
eq Z 的虚部为零∴该电路发生串联谐振。
eq 100100Z U ∙
∙I ===
其大小为
I=10A
11j 1001j U ∙⨯-=⨯=- （1）1
其大小为17.071V
U =四、仿真电路设计
用Multisim 仿真上题含受控源的电路
步骤：
1.将电感j Ω1转化成1L=
=3.1830989250mH π⨯⨯，2.将电容j -1转化成1C==3.1830989250
mF π⨯⨯3.然后在Multisim 中创建电路元件。
4.按图连接电路图。
得到如图所示的仿真电路图。
5.运行仿真电路图。
仿真电路结果：
电流表显示的I 值为10A ，电压表显示的1U 值为7.071V
与理论值相同。
图4-2
通道A（电压U ∙）和通道B（电流∙
I ）的相位差分析：
在图4-3中，
通道A 在峰值时1 4.896T ms
=通道B 在峰值时2 4.896T ms
=210T T ms -=说明电压U ∙和电流∙
I 的相位差为0即该电路发生串联谐振。
图4-3
五、电路课程设计注意事项
1.示波器正确使用和接线
2.电路勿忘接地
3．仿真电路的电感、电容X X l c 、要转化成L C 、输入仿真电路的电感和电容元件参数中。
六、电路课程设计总结
由于示波器只能分析电压，不能分析电流，所以要分析电流时我们要在电路中串联一个电流控制的受控电压源，用受控电压源来代替，这不影响相位的变化。
示波器在分析电压和电流的相位差时通过21T =360T T
θ-⨯ 计算，我们需要把指针分别指向通道A 和通道B 相邻最高点处，得到21T T -的时间差，在计算周期T，利用上式，就算出电压和电流的相位差，如果相位差为零，说明电路发生谐振。