电路仿真课程设计报告1.doc

电路设计仿真与基础训练 报 告 书 院（系）名称 ： 学生姓名 ： 专业名称 ： 班 级 ： 实习时间 ： 综合设计1：设计二极管整流电路。 条件：输入正弦电压，有效值220v，频率50Hz； 要求：输出直流电压20V+/-2V 电路图：、 示波器显示图： 理论分析：先用变压器将220V的交流电转化为20V的交流电，再用二极管将20V交流电的负值滤掉，因为电容充电很快（周期0.02S）而放电相对比较慢，所以电阻两端能维持一个稳定的电压。将电容的C调的小一点可以使充放电的速度加快，就可以使得输出电压变化幅度很小。 仿真结果：通过电路，将220V的交流电转化成了大约20V的直流电。 综合设计2：风扇转速与风扇电机的端电压成正比；风扇电机的电感线圈的内阻为200欧姆，线圈的电感系为500mH。风扇工作电源为市电，即有效值220V，频率50Hz的交流电。要求：无损调速器，将风扇转速由最高至停止分为4档，即0，1，2，3档，其中0档停止，3档最高。 电路图： 各档波形图： 分别调至1.2.3档胡波形图; 从图可以看出，换不同的档位电压的振幅大小不同，即是电压大小不同，越高档振幅越大，电压越大，风速与电压成正比，所以风速越大。 当开关接0档时的电压值：示数: 接入1档时，串连一个1H的电感，风扇两端电压115.213v.如图所示： 接入2档时电路串连一个0.25H的电感。电压186.407V。如下图所示： 接入3档时，直接用市电。电压222.032V。如下图所示： 理论分析：用电感做为电路电压的分压，因为电感只作为能量交换的原件，不消耗功率，所以达到无损的条件。当用大小的不同的电感时，接入电路时分压大小不同，达到调速作用。如上面各图所示。 仿真结果：由图可知，当开关分别置1，2，3时，示波器电压波振幅依次增大，即风扇两端的电压依次增大，其中当风扇置0档时，电压为零，满足风扇转速与风扇电机的端电压成正比的条件。 设计3：设计1阶RC滤波器。 条件：一数字电路的工作时钟为5MHz，工作电压5V。但是该数字电路的+5v电源上存在一个100MHz的高频干扰。 要求：设计一个简单的RC电路，将高频干扰滤除。 电路图： 去掉高频电源时并入电容的电路图及波形图： 去掉低频电源的电路图及波形图： 在高低频电源同时存在时加入电容的电路图及波形图： 结论分析：电容有通高频的作用，当电路中有高频干扰时，可在电路中接近电源的地方加一小电容，即可将高频干扰滤过，得到我们想要的工作电压。 设计4：降低电力传输损耗电路的设计 条件：一感性的电力传输线（包含电路损耗），负载为感性阻抗，传输电压可变。电路等效结构如图4。2-1所示。 电路图： 解： 方法一：提高负载的电压。 对一个变压器： 为原线圈电压，电流， 为副线圈电压，电流。当我们降低 的比值时，即相应的提高 ，降低，以提高了。 减少。 未升压前的功率对比，左边为传输前输出功率，右边为传输后的功率：消耗功率：P1=69.501-34.759=34.742(W)。T=34.742/69.501=499％.可见传送功率非常低。 升压后的前后功率对比，左边为传输前功率，右边为传输后功率： P=P1-P2=0.128(W).功率非常接近。由结果看出，提高负载的电压，使的保证所需功率不变条件下，大大的减少了传输损耗，符合题意要求。 方法二：当负载端口并联电容 ，若电容电流为（其超前电压），原理电路图如下： 则线路电流为其向量关系如图： 由图可以看出：线路电流I明显减少。由向量知道，并联电容C后，功率因数增加了，所以会减小 。 （加大功率因数法，即负载端口并联电容）电路图： 并联电容前： 功率也大约有50％。即是传送电能过程消耗了近50％的电能。 并联电容后： 线路消耗功率：P=P1-P2=3.943(W).传输功率：T=40.337/44.280=91.09％. 由结果看出，并联电容提高电力传输效率，减小电力传输损耗，符合题意要求。 结论分析：输电过程中，输电线损耗功率很大，为减少损耗，输电线应采用导电性能良好的金属制成，并减小输电线电流，设负载的功率因数为 设负载电压的初相为零，即 由于负载吸收功率 ，故线路电流 所以线路损耗功率为：； 所以，要减少损耗就应该提高或功率因数。由上面的分析及电路仿真结果可知，两种降低电力传输损耗的功能，且未改变整个电路的阻抗性质，达到题目要。 综合设计7：设计题：已知 ω=103rad/s,Zs=Rs+jXs=50+j100Ω,R=100Ω,Us=100ν, 现在手头只有电容器，问你R与电源之间连接一个什么样的电路，才能使R获得最大Pm画出仿真电路图，并求出原件的参数