基础物理实验中RC微积分电路的Multisim仿真

齐晓华

（渤海大学 数理学院物理系，辽宁 锦州 121000）

微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路[1-2]，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。当激励是一个矩形波信号时，是微分电路还是积分电路不仅与输出量有关，还与电路的时间常数和方波信号的周期的相对大小有关。

用Multisim仿真软件[3-8]进行微分电路和积分电路仿真分析，以虚拟仪器中的函数信号发生器做实验中的信号源、用双踪示波器测试有关波形，可直观描述电路工作过程。

以下分析用Multisim10版本。

图1 RC微分仿真电路Fig.1 RC differential circuit simulation

1 RC微分电路的Multisim仿真

RC微分电路的输出电压与输入电压之间为微分运算关系。电路由电阻R、电容C构成，电阻两端电压作为输出电压，构建的Multisim仿真电路如图1所示。其中，输入信号uI为占空比q=50%、幅值±U=±10 V、频率f=1 kHz（周期T=0.001 s）的矩形波，双踪示波器用于观测输入信号uI及电阻两端电压uR的波形，电路的时间常数τ=RC＜＜T。

电路方程为：

在输入信号高电平期间，uI经电阻对电容充电，且电容的初始电压为0，产生零状态响应

将式（2）代入式（1）有

在输入信号低电平期间，电容经电阻放电，产生零输入响应：

将式（4）代入式（1）有：

由式（3）、式（4）可知，电路输出为正、负尖脉冲。

仿真电路中，选取电阻 R=10 kΩ、电容 C=0.001 μF，电路的时间常数为 τ=RC=1×10-5s＜＜T。

RC微分电路的Multisim仿真波形如图2所示，其中由上至下依次是输入方波信号、电阻两端电压uR的波形，仿真结果反映了式（3）、（5）的变化规律。

图2 RC微分电路的仿真波形Fig.2 RC differential circuit simulation waveforms

2 RC积分电路的Multisim仿真

RC微分电路的输出电压与输入电压之间为积分运算关系。……