Multisim軟件在二階動態(tài)電路分析中的應(yīng)用

馮清娟

摘要：為了提高電路分析基礎(chǔ)課程中二階動態(tài)電路的教學(xué)質(zhì)量，該文在對二階動態(tài)電路和Muldsim仿真軟件進行簡介的基礎(chǔ)上，著重對二階電路可能出現(xiàn)的欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼等三種響應(yīng)情況進行了理論分析，并利用Muldsim仿真軟件對這三種情況進行了仿真，仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果吻合。這種利用仿真軟件對電路進行分析的方法對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和提高電類專業(yè)的教學(xué)效率具有重要意義。

關(guān)鍵詞：二階電路；Multisim軟件；仿真

中圖分類號：G613 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）22-0245-02

“電路分析基礎(chǔ)”課程是我國高校電類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課，是模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)等專業(yè)課程的先修課程，學(xué)生對該課程掌握的質(zhì)量直接影響后續(xù)電類課程的學(xué)習(xí)效果。而二階動態(tài)電路又是“電路分析基礎(chǔ)”課程中的一個重點和難點，牽扯的數(shù)學(xué)知識較多，計算較為復(fù)雜，因此本文在對二階電路可能出現(xiàn)的欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼等三種情況進行理論分析之后，利用Multisim仿真軟件對其進行了仿真，使復(fù)雜的電路分析直觀明了，對學(xué)生掌握二階電路的動態(tài)響應(yīng)過程非常有利。

1Multisim仿真簡介

Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的電路仿真工具。其集成了一千多種電路元件，可以進行模擬電路、數(shù)字電路及混合電路的仿真分析，其中，虛擬元件的參數(shù)可根據(jù)需要任意修改，還提供了示波器、萬用表、信號發(fā)生器等十幾種虛擬儀器設(shè)備，其功能與實際儀器相同，極大地方便了電路的仿真測試分析。

2二階動態(tài)電路及其Multisim仿真分析

在一個動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，若同時存在兩個性質(zhì)獨立的儲能元件L和C，則這個可以用二階微分方程描述的動態(tài)電路稱就是二階動態(tài)電路。一個典型的RLC串聯(lián)二階電路如圖1所示。在Multisim仿真軟件中繪制的電路圖如圖2所示。

P₁和p₂是兩個不相等的負實根。電路過渡過程的性質(zhì)是過阻尼的非振蕩衰減過程。仿真輸出波形如圖3所示。

p₁和p₂是兩個相等的負實根。電路過渡過程的性質(zhì)是臨界阻尼過程。響應(yīng)處于振蕩與非振蕩的臨界點上，屬于非周期暫態(tài)過程。仿真輸出波形如圖4所示。

p₁和p₂是一對共扼復(fù)根。零輸入響應(yīng)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，相應(yīng)的輸出電壓可以表示為：

在欠阻尼狀態(tài)下的衰減系數(shù)δ和振蕩角頻率ω_d可以通過示波器觀測電容電壓的波形求得。當(dāng)R、L、C串聯(lián)電路接至方波激勵時，呈現(xiàn)衰減振蕩暫態(tài)過程的波形如圖6所示。

由圖可見，相鄰兩個最大值的間距為振蕩周期Td，由此計算振蕩周期為

3結(jié)束語

本文利用Muhisim軟件對二階動態(tài)電路的三種響應(yīng)情況進行了仿真，形象準確地反映了RLC二階動態(tài)電路隨R變化的不同情形。通過將Muhisim仿真技術(shù)引入二階動態(tài)電路的課堂教學(xué)中，可使抽象的問題變得具體生動，使學(xué)生理解掌握起來更加容易。