RC电路正弦稳态特性的Multisim仿真分析

腾香

（渤海大学 数理学院，辽宁 锦州 121000）

在交流电路的研究中，常需要通过电阻、电感、电容等元件的不同组合来改变输出正弦信号和输入正弦信号之间的相位差，或构成放大电路、振荡电路、选频电路、滤波电路等。因此，对RC串联电路稳态过程的研究，在电路理论、工程技术上有着重要的地位与作用，是高校普通物理实验之一[1-2]。

用Multisim仿真软件[3-8]进行RC电路正弦稳态工作过程波形仿真分析，以信号源元件库中的交流电压源或虚拟仪器中的函数信号发生器做实验中的信号源产生所需的正弦信号，用多个四踪示波器以面板部分重叠方式显示电路中各电量的波形，可直观观测稳态时各电量的相位关系，定量测量反映超前、滞后关系的相位差及各电量的数值大小。

以下分析用Multisim10版本。

图1 RC电路仿真实验电路创建Fig.1 Experimental circuit establishion of RC circuit simulation

1 RC电路正弦稳态过程的Multisim仿真原理

1.1 仿真电路的创建及各电量的向量关系

在Multisim10中创建的RC正弦稳态特性仿真电路如图1所示。

图1中，RC电路由电阻R1、电容C1串联构成，元件参数的选取为电阻R1=1 kΩ、电容C1=1μF。正弦信号源选用信号源元件库中的交流电压源，最大值为UIm=1 V、初相位φ=0°、频率f=50 Hz；示波器XSC1用于显示信号源信号uI、电容两端电压uC的波形，示波器XSC2用于显示电阻两端电压uR的波形。

电阻两端电压uR是非对地的电压，用示波器间可接测试其波形，方法如下。

由图1有：

由运算放大器、电阻R2、R3构成比例系数为1的反相比例运算电路，输入信号为uC、输出信号为－uC，示波器XSC2的A通道输入uI信号、B通道输入－uC信号，以A+B方式显示即实现式（ 关系得到R的波形。……