电路电子技术仿真与实践最新章节_王玉菡著

2.1.3 仿真实验内容

1）线性电阻伏安关系仿真

（1）步骤1

打开Multisim 14软件，绘制如图2.1.4所示电路图。具体操作为：单击分类图标，打开“Select a Component”窗口，选择需要的电阻、电源等元器件，放置到仿真工作区。

· 直流电压源：（ Group） Sourses → （ Family） POWER_SOURSES→（Component）DC_POWER。

· 电阻：（Group） Basic→（ Family） RESISTOR。双击电阻，打开其属性对话框，其标识如“R2”在“Label”选项卡中修改，参数如“1 kΩ”在“Value”选项卡中修改。在元件上单击右键，选择“Rotate 90° clockwise”即可将元件旋转90°。

· 地GND: （ Group ） Sourses → （ Family ） POWER_SOURSES→（Component）GROUND。

图2.1.4 欧姆定律仿真电路图

（2）步骤2

要测量图2.1.4电路中电流与电压，在Multisim 14软件中可以选择用电压表、电流表、万用表或测量探针来测量。具体操作如下：

①测量探针法。

在整个电路仿真过程中，测量探针（Probe）既可以在直流通路中对电压、电流、功率进行静态测试，也可以在交直流通路中，对电路的某个点的电位或某条支路的电流以及频率特性进行动态测试，使用方式灵活方便。找到主页面工具栏上的图标，其使用方法有动态测试和放置测试两种。动态测试是在仿真过程中，将测量探针指向电路任意节点时，会自动显示该点的电信号信息；放置测试是在仿真前或仿真过程中，将多个测量探针放置在测试位置上，仿真时会自动显示该节点的电信号特性。在Multisim中一般采用放置测试的方法。在探针上点右键，选择“Reverse Probe direction”即可改变电流的测试方向；在探针上单击右键，选择“Show comment/ probe”即可隐藏数据表格；双击探针，在“General”选项卡中选择“Hide RefDes”即可隐藏标识。单击仿真开关按钮，仿真运行，测试结果如图2.1.5所示。

图2.1.5 测量探针法测量示意图

②万用表测量法。

找到主页面竖排虚拟仪器图标，选择“Multimeter”，将万用表接入电路，其中XMM1测 R ₁ 的端电压，将其与 R ₁ 并联，XMM2测电流需串入待测回路，如图2.1.6所示。在仿真运行时，万用表显示的直流数值即为待测直流值，可通过单击“A”和“V”

切换待测电压与电流值。

图2.1.6 万用表测量法测量示意图

③电压表、电流表测量法。

电压表和电流表存放在指示元器件库（ Indicators）中，数量没有限制。单击分类图标中（ Place Indicators）图标，在“Indicators”→“VOLT METER”或“Indicators”→“AMMETER”的四个选项中选择具有合适的引出线方向的模型，注意极性；或单击“旋转”按钮，可以改变引出线的方向。将电压表并联，并将电流表串联接入电路。仿真运行，此时电压表、电流表显示的数值即为待测直流值，如图2.1.7所示。双击电压表或电流表，可选择测量模式（mode）DC / AC，实现交、直流信号测量的转换，这里选择DC测量模式。

图2.1.7 使用电压表、电流表测量示意图

（3）步骤3

测量图2.1.4电路中电压与电流，记录数据到表2.1.1中，验证欧姆定律和功率守恒。

表2.1.1 欧姆定律数据记录表

（4）步骤4

测定1 kΩ电阻的伏安特性，按照图2.1.8连接电路，改变直流稳压电源的电压 V ₁ ，测定相应的电流值和电压值记录于表2.1.2中。

图2.1.8 电阻元件伏安特性仿真图

表2.1.2 电阻元件伏安特性仿真数据记录表

（5）步骤5

用Excel或MATLAB画电阻的伏安特性曲线，再分别双击图2.1.7、图2.1.8中电源与电阻，自行改变电源、电阻的阻值，验证欧姆定律和电阻元件伏安关系。

2）非线性电阻伏安关系仿真

（1）非线性白炽灯泡的伏安特性测定

①将图2.1.8中的电阻换成一只白炽灯泡，在“Indicators”→“Lamp”中选择12V_10W白炽灯，如图2.1.9所示，重复前一实验中步骤4，改变稳压电源的输出电压 V ₁ ，在表2.1.3中记下相应的电压表和电流表的读数。将 V ₁ 设置成20 V，观察灯泡发生了什么现象，想想为什么会出现这种现象。