Multisim软件在二阶动态电路分析中的应用

冯清娟

摘要：为了提高电路分析基础课程中二阶动态电路的教学质量，该文在对二阶动态电路和Muldsim仿真软件进行简介的基础上，着重对二阶电路可能出现的欠阻尼、临界阻尼、过阻尼等三种响应情况进行了理论分析，并利用Muldsim仿真软件对这三种情况进行了仿真，仿真结果与理论分析结果吻合。这种利用仿真软件对电路进行分析的方法对激发学生的学习热情和提高电类专业的教学效率具有重要意义。

关键词：二阶电路；Multisim软件；仿真

中图分类号：G613 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）22-0245-02

“电路分析基础”课程是我国高校电类专业一门重要的基础课，是模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统等专业课程的先修课程，学生对该课程掌握的质量直接影响后续电类课程的学习效果。而二阶动态电路又是“电路分析基础”课程中的一个重点和难点，牵扯的数学知识较多，计算较为复杂，因此本文在对二阶电路可能出现的欠阻尼、临界阻尼、过阻尼等三种情况进行理论分析之后，利用Multisim仿真软件对其进行了仿真，使复杂的电路分析直观明了，对学生掌握二阶电路的动态响应过程非常有利。

1Multisim仿真简介

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的电路仿真工具。其集成了一千多种电路元件，可以进行模拟电路、数字电路及混合电路的仿真分析，其中，虚拟元件的参数可根据需要任意修改，还提供了示波器、万用表、信号发生器等十几种虚拟仪器设备，其功能与实际仪器相同，极大地方便了电路的仿真测试分析。

2二阶动态电路及其Multisim仿真分析

在一个动态网络中，若同时存在两个性质独立的储能元件L和C，则这个可以用二阶微分方程描述的动态电路称就是二阶动态电路。一个典型的RLC串联二阶电路如图1所示。在Multisim仿真软件中绘制的电路图如图2所示。

P₁和p₂是两个不相等的负实根。电路过渡过程的性质是过阻尼的非振荡衰减过程。仿真输出波形如图3所示。

p₁和p₂是两个相等的负实根。电路过渡过程的性质是临界阻尼过程。响应处于振荡与非振荡的临界点上，属于非周期暂态过程。仿真输出波形如图4所示。

p₁和p₂是一对共扼复根。零输入响应中的电压、电流具有衰减振荡的特点，称为欠阻尼状态。此时，相应的输出电压可以表示为：

在欠阻尼状态下的衰减系数δ和振荡角频率ω_d可以通过示波器观测电容电压的波形求得。当R、L、C串联电路接至方波激励时，呈现衰减振荡暂态过程的波形如图6所示。

由图可见，相邻两个最大值的間距为振荡周期Td，由此计算振荡周期为

3结束语

本文利用Muhisim软件对二阶动态电路的三种响应情况进行了仿真，形象准确地反映了RLC二阶动态电路随R变化的不同情形。通过将Muhisim仿真技术引入二阶动态电路的课堂教学中，可使抽象的问题变得具体生动，使学生理解掌握起来更加容易。