基于Multisim的滤波电路分析与设计.doc
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基于Multisim的滤波电路分析与设计.doc
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基于Multisim的滤波电路分析与设计
一.实验内容:
实验内容一(必做):
文氏电桥电路频率特性及中心频率的测试
1.设置电路输入信号电压(即函数发生器输出电压)幅值(Amplitude)为7。
07V(即有效值5V),改变函数发生器的频率f分别为200Hz、300Hz、……1.5kHz、2kHz,记录相应的输出电压U0(V)的值和输入输出相位角φ(Deg)的值于表10—1.
2.记录输入输出同相位(即φ=0)时的频率f0(Hz)称之为电路中心频率或电路谐振频率,以及输出电压值U0max(V)于表10—1。
3.保持电路输入信号电压幅值(Amplitude)为7.07V(即有效值5V),改变电路电阻R的值分别为0。
2kΩ、0.47kΩ、1kΩ、1。
5kΩ、2kΩ,记录不同电阻值时电路中心频率f0(Hz)的值于表10—2。
实验内容二(选做):
双T网络电路频率特性及中心频率的测试
表10—3和表10-4。
二.实验步骤:
1.运行multisim。
双击桌面multisim图标,出现对话框后点击close,进入multisim主界面。
2.主界面面板介绍及操作。
主界面上边部分从上往下依次分别为菜单栏、工具栏、状态键→仿真和暂停、元器件库图标、仿真运行和暂停开关;中间区域为仿真电路工作区;仿真电路工作区的右侧为虚拟仪器仪表栏。
关闭电路运行开关,使用鼠标右键实现旋转、移动、删除……等操作;使用鼠标左键双击电路中某一元器件或虚拟仪器,弹出相应的窗口,可以修改其参数值或进行参数设置。
3.建立电路.按照实验教程中的文氏电桥实验电路图(或下页给出的仿真电路图)在工作区中按照下面的方法设置元器件和虚拟仪器仪表、设置电路节点、连线完成实验电路。
建立电路时一定要注意:
必须设置电路的参考地(GROUND)。
⑴。
设置元器件。
在主菜单“place”→“component"→“basic”中调入二个电阻R(RESISTOR)、二个电容C(CAPACITOR)。
电路中R=R1=R2、C=C1=C2,鼠标左键双击某一电阻或电容,设置其电阻值或电容值;在主菜单“place"→“component”→“souce”中选定电路的参考地(GROUND)。
⑵。
选择虚拟仪器.在主界面右侧仪器栏中选定双踪示波器(Oscilloscope)、波特图仪(BodePlotter)和函数发生器(FunctionGenerator)。
⑶.设置电压表.在主菜单Place下拉菜单中点击Component,出现下面的对话框,选定电压表(VOLTMETER).
双击电压表,弹出参数设置对话框,默认其内阻值,交直流模式设置为AC。
⑷.电路连线及节点的设置。
单击菜单“Place"→“Junction”设置电路节点。
电路连线时会自动给定一个节点号(数),连线只能从仪器引脚或线路节点开始。
需要注意的是:
电路中所有等电位点只能有唯一的一个节点号(数).
4.设置虚拟仪器。
⑴.函数发生器的设置:
双击函数发生器,弹出参数对话框,设置电路输入信号电压(即函数发生器输出电压)幅值(Amplitude)为7。
07V(即有效值5V),按照实验指导书中表10-1设置函数发生器输出信号频率值(Frequency).注意下图中显示的频率值与本实验无关,偏置值(Offset)不需要设置.
⑵。
波特图仪面板分为Magnitude(幅值)或Phase(相位)的选择、Horizontal(横轴)设置和Vertical(纵轴)设置。
打开仿真开关,单击“Magnitude”,调整纵轴幅值测试范围的初值I和终值F,在波特图仪窗口可以看到幅频特性曲线;单击“Phase”,调整纵轴相位测试范围的初值I和终值F,在波特图仪窗口可以看到相频特性曲线.
5。
运行电路。
完成实验电路的建立和元器件、仪器的所有设置完成后,启动运行开关,按照实验指导书中表10—1的要求,改变函数发生器的输出频率f,将电压表显示的读数(即电压值U0)记录于表10-1中。
6.不同频率下的相位角φ值、谐振频率f0(表10—1)以及不同电阻值时f0(表10—2)的测试。
按照理论计算公式,当输入、输出同相位时的角频率ω0和频率f0分别为谐振角频率ω0=1/RC、谐振频率f0=1/2πRC,此时输出电压峰值最大。
用波特图仪得到电路的幅频特性曲线Magnitude和相频特性曲线Phase,
参见下图,指针与曲线交点处的频率f和相位角φ的数值将分别显示在波特图仪黑色显示窗口下边的读数框中,左边的读数是频率f,右边的读数是相位角φ。
当相位角φ为0时的频率即为f0的值.为便于观察,实验时用鼠标拖动波特图仪窗口边框,使波特图仪窗口设成电脑全屏。
7。
示波器控制面板说明:
双击示波器,弹出示波器控制面板如下图(图中波形是输入与输出同相位时),用Y/T方式(指的是X轴显示时间,Y轴显示电压值)观察输入电压和输出电压的波形;
lTimebase(时间基准)
Scale(量程):
设置显示波形时的X轴时间基准
Xposition(X轴位置):
设置X轴的起始位置
lChannelA(通道A)、ChannelB(通道B)
Scale(量程):
通道A的Y轴电压刻度设置
Yposition(Y轴位置):
设置Y轴的起始位置
lTigger(触发)
Auto自动触发方式、Sing单脉冲触发方式
按照上述同样的步骤完成实验内容二(表10—3、表10-4)。
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