《精通LabVIEW程序的设计》一书的课件 第8章 LabVIEW在电路中的应用.pptVIP

《精通LabVIEW 程序设计》一书随书课件 清华大学 张桐 2009.1 8.1 概述 8.2 线性电阻电路 8.3 动态电路 8.4 正弦电流电路 8.5 频率特性 8.6 谐振电路 第8章 LabVIEW在电路中的应用 内容提要 主要讲述LabVIEW在电路中的应用 主要内容 在电路中各类常见电路实验的设计以及电路现象分析方面，结合实例对LabVIEW在电路中的应用方法进行介绍。主要包括线性电阻电路、动态电路、正弦电流电路中的应用，以及电路的频率特性和谐振电路特性等内容，有助于加深读者对电路的深入理解 学习目的 读者应能够自行独立设计基于LabVIEW的大多数电路仿真实验，并能够结合理论对常见电路现象做出分析。对于有进一步研究兴趣的读者，可以再结合数据采集、MATLAB混合编程等其他方面的应用深入学习。 8.1 概述 LabVIEW中各种强大而灵活的数学分析功能，为电路仿真和计算提供了便利的支持 矩阵型数据 复数计算 线性代数函数库 图8-1 矩阵型控件 图8-2 复数计算函数 图8-3 线性代数函数库 8.2 线性电阻电路 支路电流法实例，具体步骤如下： 新建“支路电流法.vi”，使用第4章中例4-13通过自定义控件方法所实现的电阻元件来搭建电路图。 为了显示清楚起见，前面板背景色设置为白色，并去掉网格。各个电阻元件和电压源元件都是数值型控件，具体数值在将来程序运行时可随时调整。 在前面板上添加其他另外5个数值型显示器，用来表示5个支路电流I1~I5。 考虑到引入线性代数函数库的使用，又结合脚本与公式节点的优势，这里使用MathScript节点生成线性方程组的系数矩阵和已知向量，再利用求解线性方程VI（Solve Linear Equations.vi）求出解向量，向量的各个元素值就是待求的I1~I5等五个支路电流值。 图8-5 “支路电流法.vi”的前面板 图8-6 “支路电流法.vi”的框图 8.3 动态电路 8.3.1 一阶动态电路分析法 一阶动态电路求解实例 建立如图8-13所示的“三要素法分析电路.vi”，对于已有现成公式的计算，最易实现的方法就是使用公式节点了，这里使用公式节点分别计算出IL、I1和I2，组成数组后再绘制成曲线，就可得到图中所示的指数型衰减（增长）曲线，与理论估计也是相符的。 公式节点中唯一的输入变量就是R2，读者可以随意改变R2的值然后重新运行程序，就能直接地观察到电流曲线随R2的变化情况，这也正是虚拟仪器程序与传统计算方法相比灵活性和直观性的体现。 图8-13 “三要素法分析电路.vi”的前面板和框图 8.3.2 二阶动态电路分析法 图8-16 “二阶电路的零输入响应.vi”的前面板 图8-18 “二阶电路的零输入响应.vi”的框图程序（过阻尼或欠阻尼情况） 图8-20 不同阻尼情况下的波形比较图 8.4 正弦电流电路 图8-25 “绘制相量图.vi”的前面板和框图 图8-23 计算电路参数 图8-24 “形式转换vi”的前面板和框图 8.5 频率特性 图8-28 “一阶低通电路的频率响应.vi”的前面板和框图 使用LabVIEW中计算复数模和幅角的相关VI，可以直接绘出网络函数的幅频响应和相频响应，十分方便. 8.6 谐振电路 具体步骤： 新建“RLC串联电路的频率特性.vi”，使用第4章中例4-13通过自定义控件方法所实现的电阻、电容和电感元件来搭建电路图。 按照前文中推导出的公式编写程序，观察到整个电流曲线的全貌。将计算到的曲线送至XY图上绘制。 通过改变R的值来改变品质因数Q，从XY图中可以看到不同品质因数下的电路的频率特性曲线。 图8-30 “RLC串联电路的频率特性.vi”的前面板和框图 图8-31 不同品质因数下的曲线 习题与思考