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1、
實驗一 節(jié)點電壓法分析電路
一、電路課程設(shè)計目的
（1）通過較簡易的電路設(shè)計初步接觸熟悉Multisim11.0。
（2）學(xué)會用Multisim11.0獲取某電路元件的某個參數(shù)。
（3）通過仿真實驗加深對節(jié)點分析法的理解及應(yīng)用。
二、實驗原理及實例
節(jié)點分析法是在電路中任意選擇一個節(jié)點為非獨立節(jié)點，稱此節(jié)點為參考點。其它獨立節(jié)點與參考點之間的電壓，稱為該節(jié)點的節(jié)點電壓。
節(jié)點分析法是以節(jié)點電壓為求解電路的未知量，利用基爾霍夫電流定律和歐姆定律導(dǎo)出（n – 1）個獨立節(jié)點電壓為未知量的方程，聯(lián)立求解，得出各節(jié)點電壓。然后進一步求出各待求量。
下
2、圖所示是具有三個節(jié)點的電路，下面以該圖為例說明用節(jié)點分析法進行的電路分析方法和求解步驟，導(dǎo)出節(jié)點電壓方程式的一般形式。
圖1—1
首先選擇節(jié)點③為參考節(jié)點，則u3 = 0。設(shè)節(jié)點①的電壓為u1、節(jié)點②的電壓為u2，各支路電流及參考方向見圖中的標(biāo)示。應(yīng)用基爾霍夫電流定律，對節(jié)點①、節(jié)點②分別列出節(jié)點電流方程：
節(jié)點①
節(jié)點②
用節(jié)點電壓表示支路電流：
代入節(jié)點①、節(jié)點②電流方程，得到：
1 / 4
整理后可得：
分析上述節(jié)點方程，可知：
節(jié)點①方程中的（G1 + G2）是與節(jié)點①相連接的
3、各支路的電導(dǎo)之和，稱為節(jié)點①的自電導(dǎo)，用G11表示。
節(jié)點①方程中的-G2是連接節(jié)點①和節(jié)點②之間支路的電導(dǎo)之和，稱為節(jié)點①和節(jié)點②之間的互電導(dǎo)，用G12表示。G12 = - G2，故G12取負(fù)值。
節(jié)點②方程中的（G2 + G3）是與節(jié)點②相連接的各支路的電導(dǎo)之和，稱為節(jié)點②的自電導(dǎo)，用G22表示。
節(jié)點②方程中的-G2是連接節(jié)點②和節(jié)點①之間各支路的電導(dǎo)之和，稱為節(jié)點②和節(jié)點①之間的互電導(dǎo)，用G21表示。且G12 = G21 ，故G21取負(fù)值。
iS1 + iS2是流向節(jié)點①的理想電流源電流的代數(shù)和，用iS11表示。流入節(jié)點的電流取“+”； 流出節(jié)點的電流取“– ”。
4、
iS3 – iS2是流向節(jié)點②的理想電流源電流的代數(shù)和，用iS22表示。iS3、iS2前的符號取向同上，即流入節(jié)點的電流取“+”； 流出節(jié)點的電流取“– ”。
根據(jù)以上分析，節(jié)點電壓方程可寫成：
這是具有兩個獨立節(jié)點的電路的節(jié)點電壓方程的一般形式。
也可以將其推廣到具有n個節(jié)點（獨立節(jié)點為n – 1 個）的電路 。
綜合以上分析，用節(jié)點分析法分析電路的一般步驟為：
（1）指定電路中某一節(jié)點為參考點，標(biāo)出各獨立節(jié)點的電位符號。
（2）按照節(jié)點電壓方程的一般形式，根據(jù)實際電路直接列出各節(jié)點的節(jié)點電壓方程。
注意：在節(jié)點方程中，自電導(dǎo)為該節(jié)點上連接的所有電導(dǎo)之和，自電導(dǎo)
5、總?cè)≌?；互電?dǎo)為連接相鄰兩個節(jié)點的所有電導(dǎo)之和，并取負(fù)值；在線性電路中，G12=G21，G23=G32，G31=G13；在節(jié)點方程的右邊，流入節(jié)點的理想電流源的電流取“+”號，流出節(jié)點的則取“– ”號。。
例：用節(jié)點電壓法求如下電驢的節(jié)點電壓 ；
圖1—2
解：節(jié)點編號如圖1—2所示，一節(jié)點4為參考節(jié)點，節(jié)點2的節(jié)點電壓為已知量=10V，可以少列一個方程，節(jié)點1、3 的KCL方程為：
聯(lián)立求解上述方程組得： = V
三、仿真設(shè)計步驟：
1.根據(jù)題目要求設(shè)計電路；
2.對設(shè)計出來的電路原理圖進行理論分析和運算；
3.對設(shè)計的電路用軟件進行仿真模擬；
4.觀察仿真結(jié)果，與理論值進行比較；
5.對結(jié)果進行分析，作出小結(jié)。
四、仿真實驗電路及仿真結(jié)果
仿真電路圖如下所示：
圖1—3
約等于3.333，電壓值的仿真結(jié)果與理論值相等。
五、設(shè)計總結(jié)
1、熟練了仿真軟件的使用；
2、通過仿真實驗，加強了對節(jié)點電壓法的理解和應(yīng)用；
3、仿真分析方法簡單方便，并且直觀的測出所需數(shù)據(jù)；
4、通過這次簡單的的仿真實驗，鍛煉了動手實踐和獨立思考的能力。
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