武大电气电路计算机仿真分析实验报告（90分精品）

的属性及对动态电路仿真的方法。

（2）理解一阶RC电路在方波激励下逐步实现稳态充放电的过程。 （3）理解一阶RL电路在正弦激励下，全响应与激励接入角的的关系。

二、 原理与说明

电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过度到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。

三、 实验示例

（a）编辑电路。其中方波电源是SOURCE库中的VPULSE电源。并且修改方波激励的属性。为分辨电容属性，电容选取Analog库中的C-elect（电容Ic设为2V）。

（b）设置分析的类型为Transient。其中Print Step设为2ms，Final Time设为40ms。

（c）设置输出方式。为了观察电容电压的充放电过程与方波的激励关系，设置两个节点电压标识符以获得激励和电容电压的波形，设置打印电压标识符VPRINT1以获取电容电压数值输出。

（d）仿真计算及结果分析。经计算得到输出图形。

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从波形输出可见，电容的工作过程是连续在充放电的过程，开始电容放电，达到最小值，当第一个方波开始以后，经历一个逐渐的“爬坡过程”，最后输出成稳定的状态，产生一个近似的三角波。从电容电压的数值输出可以精确地看到这个“爬坡过程”的详细情况。最后电容电压输出波形稳定在最大值为4.450V，最小值为2.550V。

增加Vprint到电路上观察电容电压的数值输出

TIME V(N00159) 0.000E+00 2.000E+00 2.000E-03 1.146E+00 4.000E-03 3.645E+00 6.000E-03 2.089E+00 8.000E-03 4.185E+00 1.000E-02 2.399E+00 1.200E-02 4.363E+00 1.400E-02 2.500E+00 1.600E-02 4.421E+00 1.800E-02 2.534E+00 2.000E-02 4.440E+00 2.200E-02 2.545E+00 2.400E-02 4.447E+00 2.600E-02 2.548E+00 2.800E-02 4.449E+00 3.000E-02 2.550E+00 3.200E-02 4.449E+00 3.400E-02 2.550E+00 3.600E-02 4.450E+00 3.800E-02 2.550E+00 4.000E-02 4.450E+00

最后电容电压输出波形稳定在最大值4.45V，最小值为2.25V

四、 选做实验

1．参照示例实验，改变R和C的元件参数，观察改变时间常数对电容电压波形的影响。如下图所示：（将方波高电平宽度改为5ms，周期改为10ms）

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7.0V6.0V5.0V4.0V3.0V2.0V1.0V0V0sV(V1:+)4msV(C1:+)8ms12ms16ms20ms Time24ms28ms32ms36ms40ms从图中可以看出，改变时间参数时，电容的“爬坡”时间也跟着改变，电压

的最大值和最小值也发生了变化。

TIME V(N00603) 0.000E+00 1.000E+00 2.000E-03 5.731E-01 4.000E-03 3.304E+00 6.000E-03 4.881E+00 8.000E-03 4.110E+00 1.000E-02 2.347E+00 1.200E-02 1.342E+00 1.400E-02 3.746E+00 1.600E-02 5.134E+00 1.800E-02 4.255E+00 2.000E-02 2.429E+00 2.200E-02 1.389E+00 2.400E-02 3.773E+00 2.600E-02 5.150E+00 2.800E-02 4.264E+00 3.000E-02 2.435E+00 3.200E-02 1.392E+00 3.400E-02 3.775E+00 3.600E-02 5.151E+00 3.800E-02 4.265E+00 4.000E-02 2.431E+00

2.仿真计算R=1k ,C=100uf的RC串联电路，接入峰值为3V、周期为2s的方波激励的零状态响应。（第一个方波上升时间设为0.5s）

仿真结果如下：

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3.0V2.5V2.0V1.5V1.0V0.5V0V0s0.5s1.0sV(V1:+)V(C1:+)1.5s2.0s2.5s3.0s3.5s4.0s Time4.5s5.0s5.5s6.0s6.5s7.0s7.5s8.0s

TIME V(N00603) 0.000E+00 0.000E+00 5.000E-01 1.235E-03 1.000E+00 2.988E+00 1.500E+00 2.986E+00 2.000E+00 1.741E-02 2.500E+00 7.058E-03 3.000E+00 2.988E+00 3.500E+00 2.986E+00 4.000E+00 1.741E-02 4.500E+00 7.058E-03 5.000E+00 2.988E+00 5.500E+00 2.986E+00 6.000E+00 1.741E-02 6.500E+00 7.058E-03 7.000E+00 2.988E+00 7.500E+00 2.986E+00 8.000E+00 1.630E-02

可以看见最后电容电压最大值稳定在2.988V。 3.仿真计算R=1k ,C=100uf的RC串联电路，接入峰值为5V、周期为2s的方波激励时的全响应。其中电容电压的初始值为1V 。

仿真结果如下：

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