2024 LTspice电路仿真竞赛基础题汇总
该项目使用了LTspice,实现了双电源积分电路和微分电路的设计,它的主要功能为:电路波形改变和振幅改变。
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更新2025-03-10
751

一、基础题:

1_双电源反相比例电路和加法电路

image.png图一image.png图二

1.按照图1和图2,在LTspice界面搭建电路。

image.pngimage.png

2.搭建出反向比例运算电路

image.png

image.png

3.将电路接成反向比例运算电路(RF=20kΩ,R1=10kΩ,Rꞌ=6.8kΩ),按照表1中输入电压的要求,调整简易直流信号源,分别作用于电路输入端,用电压表测量并记录输出电压。

 

表1直流信号源作用于反向比例运算电路

VIDC(V)

±0.2

±0.4

±0.6

±0.8

VODC(V)

0.45

   0.86

1.2

    1.5

image.pngimage.pngimage.pngimage.png

4.将输入电压改为1kHz正弦交流信号,按照表2中输入电压的要求,调整交流信号源,分别作用于电路输入端,用示波器测量并记录输出电压。

 

        表2交流(1kHz)电压作用于反向比例运算电路

     VIrms(V)

0.2

0.4

0.6

0.8

VOrms(V)

0.4

0.8

1.2

   1.6

image.pngimage.pngimage.pngimage.png

5.反向加法运算电路

将电路接成反向加法运算电路(RF=20kΩ,R1=10kΩ,R2=10kΩ,Rꞌ=3.9kΩ),按照输入电压的要求,调整简易直流信号源,分别作用于电路输入端,用电压表测量并记录输出电压。

VI1=0.2V,VI2=-1V,VO=_1.6___V

image.png

2_双电源积分电路和微分电路

1,在LTspice界面上搭建电路

积分电路:

image.png


表1  方波作用于积分运算电路

 

VIp

VP-P(V)

T(ms)

vI  image.png

0.5

1.1

1

vO   image.png

0.84

1.2

1

image.png 

2.微分运算电路

表2  方波作用于微分运算电路

 

VIp

VP-P(V)

T(ms)

vI  image.png

0.25

0.7

1

vO   image.png

0.28

10

1

3_键控增益放大器

image.png

1.按照图1,在LTspice界面上插接电路,接通±5V电源。

image.png

2.根据供电电压和电路的放大倍数,输入合适的信号源电压,来观察电路输出波形,使开关从“000”~“111”,观察输出波形,记录输入电压和输出电压及其波形,求出对应的电压放大倍数,并与理论值比较。

000 10倍

image.png

001 9倍

image.png

010 8倍

image.png

011 7倍

image.png

100 6倍

image.png

101 5倍

image.png

 110 4倍

image.png

111 3倍

image.png

5_仪表放大电路

按照图在LTspice上搭建电路

image.png

image.png

调节可变电阻,使其值改变1%,测量输出电压并记录。

image.png

可变电阻49.5K欧时输出为5V电压,在50K欧时输出接近于0的电压

6_ 单电源集成运放交流耦合放大器

image.png

1..按照图在LTspice界面上搭接电路

image.png

2.测试电源电压分压值和输出直流电压,并记录测试数据。

image.png

电源电压为:12V

分压值为:6V

image.png

直流电压:6V

3.在放大器的输入端加入频率为1kHz,有效值约为20mV的正弦电压信号,用示波器观察输出波形。

image.png

4.调节输入信号幅度,在放大器的输出波形基本不失真情况下(用示波器观察),用示波器分别测量放大器的输入电压vi和输出电压vo,求出Av。

image.png

Vi=500mv Vo=5.4V Av=10.8

5. 改变输入信号频率f,测量不同f情况下的电压放大倍数。

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1KHZ时放大倍数为10.8倍

image.png

10HZ时放大倍数为3倍

image.png

10KHZ时放大倍数为10.8倍

6.观察电路的幅频特性曲线,确定电路的上限频率和下限频率。

image.png

10KHz-1MHz

7_全波精密整流电路

image.png

1.按照图在LTspice界面上插接电路,接通电源电压。

image.png

2.在电路输入端接入峰值500mV,频率1kHz的正弦信号,观测输出波形,并记录。

image.png

3.在电路输入端接入峰值100mV,频率1kHz的正弦信号,观测输出波形,并记录。

image.png

4.找出电路输入电压的最小值。

image.png

最小值为1mV

8_状态变量型有源滤波器

image.png

1.按照在LTspice界面上搭建电路,接通电源电压。

image.png

2.测试四种滤波器的波特图,并记录频率特性曲线以及相关频率。

image.png

image.png

image.png、

9_RC桥式正弦波振荡器

image.png

1.按照图在LTspice界面上插接电路,接通±5V电源,用示波器观察振荡波形。

1.1保持R=10kΩ,C=0.01μF,用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率。

image.png

1.2保持R=10kΩ,改变C=1000pF,用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率。

image.png

1.3保持C=0.01μF,改变R=1kΩ,用示波器观察并测量正弦波输出电压幅度和振荡频率。

image.png

2.记录以上测试结果,由此你能得出什么结论?

    电容控制频率电阻控制震荡幅度

10_正弦波-余弦波发生器

image.png

1.按照图1,在LTspice界面上插接电路,接通±5V电源。

image.png

2.用示波器观察振荡波形。

image.png

3.将示波器接在RC桥式振荡器的输出端,调节电位器Rw,以改变负反馈的大小,观察振荡输出波形的变化。当Rw调到某一位置时,振荡产生,并输出较好的正弦波。若继续调节Rw,输出波形将产生非线性失真。

image.png

4.用示波器同时观察电路的两个输出端波形,测试正弦余弦波形的频率和相位差,并记录。

image.png

5.选择另一种全通滤波器,测量输出波形,分析其频率和相位差。

image.png

11_方波—三角波发生器

image.png

1.按照图在LTspice界面上搭建电路,接通±5V电源。方波参数的测量

C=0.047μF,R=100kW,调整电位器Rw中心抽头位于上端,用示波器观测方波、三角波的参数。

image.png

image.png

①方波的最大峰-峰值Vp-p=___4.95________ (V)

②方波的脉冲宽度    T1=____16_______ (ms)

③方波的周期        TZ=___23________ (ms)

2.三角波参数的测量

image.png

①三角波的最大峰-峰值Vp-p=_____4.1_____ (V)

②三角波的周期TZ=______23_____ (ms)

3.保持Rw位置不变,用示波器同时观察并记录对称的方波和三角波,并注意它们之间的时间相位关系

 Eq=____4.9_______ (V) Ed=____-4.9_______   (V)

 Ems=______4_____(V)     Emx=_____-4______  (V)

 T1=______6_____ (ms)   T2=______17_____ (ms)

测量结果与⑴、⑵两步骤的数据相比较。

image.png

image.png

image.png

image.png

image.png

4.改变RW,注意记录波形频率的变化范围fH 和fL。

image.png

12_单电源矩形波发生器

image.png

1.按照图在LTspice界面上搭好单电源矩形波发生器电路,接入+5V电压,用示波器观测输出波形,测量矩形波周期,并与理论值比较。

image.png

理论

image.png

实际:9.2s

13_V-F变换器

image.png

1.按照图在LTspice界面上插接电路(R1=R6=100kΩ,R2= R3= R4= R5=51kΩ,R7=10 kΩ,C=1nF,双极型晶体管,运放),接通±5V电源,用示波器观察振荡波形。将控制电压源设置为三角波,频率为100Hz,幅值2V,偏置2V,这样即为电压在0~4V之间变化的扫描电压,可以清楚地看到输出电压的频率随着控制电压的增大而增大的全过程,记录输出电压(扫频波形)波形。

image.png

15_DC-DC变换器

image.png

1.按照图在LTspice界面上搭好电路,接入+5V电源电压。

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2.测试输出电压,并记录。

image.png

3.测量运放输出端波形、电路输出端波形及纹波。

image.png

image.png

16_负载不接地式稳流源

image.png

1.按照图在LTspice界面上搭好电路,其中,F1403为基准电压源(也可以选择仿真图中的稳压二极管电路结构),运放,双极型晶体管,电阻R为1kΩ,RL选用LED若干,电压V1、V2均为12V,改变LED的数量,测量R的端电压,保持在2.5V,说明流过LED的电流为2.5mA。

image.png

心得体会

初次接触LTspice时,在基础题中熟悉并熟练运用LTspice至关重要。基础题允许我们直接根据原理图绘制电路,这有助于巩固我们已经掌握的知识。通过解决基础题,我们能够逐步掌握LTspice的各种功能和特性,比如元件库的调用、电路仿真参数的设置以及仿真结果的解读等。这不仅增强了我们对电路原理的理解,还提高了我们解决实际电路问题的能力。在熟悉基础操作后,我们可以逐渐挑战更高难度的题目,进一步提升自己的技能水平。


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