摘要：本文以一階RC電路分析的三要素法為理論基礎，結合電子電路仿真設計軟件Multisim7，通過分析波形的方法確定了一階RC電路中變量的函數表達式，闡述了計算機軟件為一階RC電路分析帶來的明顯優勢。

　　關鍵詞：計算機應用范文,三要素法, 一階RC電路,Multisim7 波形分析

　　計算機技術飛速發展的今天，我們的很多工作都可以由計算機來代替完成，電子電路分析設計也不例外，加拿大IIT(Interactive Image Technologies)公司的Multisim就是一款優秀的電子電路仿真設計軟件，它可以代替我們完成電路的原理圖輸入和分析仿真的工作，在工程技術界和教育界應用非常的廣泛。

　　一、一階RC電路及“三要素法”

　　對于含有一個電容和一個電阻的電路，當電路的無源元件都是線性和時不變時，該電路稱為一階RC電路。如果電路僅含有一個電容元件，則可以把該動態元件以外的電阻電路等效為電壓源和電阻的串聯組合。一階RC電路中動態元件的特點可由下面的方程來描述：

　　其中 為任意時刻電容的電壓， 、τ分別是電容電壓的穩態值、初始值和電路的時間常數。由此我們可以引申到一階RC電路中的任意變量的求解，即

　　分析一階RC電路，我們一般采用的方法是三要素法，即計算出變量的穩態值 、初始值 和電路的時間常數τ，然后按照上式來求解出它的表達式。

　　二、使用Multisim7分析一階RC電路

　　我們以三要素法為理論基礎，借助電子電路仿真分析軟件Multisim7，對下圖一階RC電路中電容兩端的電壓進行計算機輔助分析。

　　1、按照上圖在Multisim7中做出電路圖。

　　2、初始值、穩態值的確定。

　　下面我們要利用示波器XSC1的波形分析找到電容兩端電壓變化前的值和變化穩定后的值。

　　單擊菜單欄Simulate—〉Run，運行仿真。在電路圖中雙擊虛擬示波器會看到電容電壓波形為平行于橫軸的一條直線，此時電路處于穩定的狀態，電容電壓為一固定的值。按一下空格(電路圖中的“Key = Space”表示空格鍵控制開關的打開與閉合)，開關閉合，電路的狀態發生變化，此時會看到如下圖所示的波形(示波器的橫軸為時間，每一格代表的時間為1ms，縱軸為電容兩端電壓值，每一格代表的電壓為5V)。

　　由左右上角的藍色(T1)和黃色(T2)的三角滑塊確定的T1、T2的值可知電容電壓的初始值、穩態值分別是10V、5V。

　　3、τ值的確定

　　為了得到時間常數的值，我們先作下面的題設：

　　設t=0時刻電路的狀態發生變化，經過τS后 達到一個值，即 ，此時：

　　又因為

　　故　　　　 =6.84V

　　下面我們通過分析波形得到兩個重要的時間點：

　　(1)電路開始變化時的時間t1

　　拖動左上角藍色滑塊1，藍色的線與波形的交點為電容電壓值，與橫軸的交點為所對應的時間點。由波形的形狀特點我們可以得知，當波形曲線開始下降衰減時電路開始變化，右擊三角滑塊1，然后選擇“Set_Y_Value=>”，在彈出的對話框中設置Value的值為9.999V(由于手工操作的緣故我們只能以9.999V為電容電壓的初始值，在實驗當中這樣的誤差是允許的)，點擊OK，此時藍色的線會移動到電路變化的初始時刻，與橫軸的交點便是電路開始變化時的時間，可以讀出為50.433ms(即下圖中T1的Time值)。

　　(2)電容電壓達到 時的時間t2

　　與藍色滑塊1類似，我們拖動右上角黃色滑塊2，在滑塊上右擊，然后選擇“Set_Y_Value<=”，在彈出的對話框Value處輸入要找得電壓值“6.84V”(即經過τS后電容的電壓值)，點擊OK后滑塊2就會自動找到電壓值為6.84V的時間點，可以讀出為50.788ms(即下圖中T2的Time值)。

　　這樣我們就得到 、 對應的時間點t1=50.433ms、t2=50.788ms。

　　根據我們的題設，得

　　故時間常數　　　　　　　　 τ= s

　　4、得出變量函數式

　　由上面得到的初始值 、穩態值 、時間常數τ= 我們可以套用：

　　得該電路電容電壓的表達式為：

　　(V)

　　同樣的方法我們可以拓展到一階RC電路中各個變量的分析，只要以三要素法為理論基礎，借助Multisim7中方便的波形分析儀器，便可得出該變量的函數表達式。這種方法省去了很繁瑣的手工計算，特別是當電路很復雜，初始值、穩態值、時間常數很難得到時更顯得方便快捷。

　　三、結束語

　　一階RC電路的分析在電路分析當中具有很重要的意義，它是動態電路的分析基礎，也是其它含有動態元件的應用電路分析的基礎，借助Multisim7我們可以客觀實際的對其進行分析，與操作實際電路的差別很小，既擺脫了純理論分析的枯燥與繁瑣又減少了操作實際電路所帶來的不方便，可以說是理論聯系實際的一座橋梁。

　　參考文獻：

　　姚國農 謝小莉 王玫 袁曉寧.《電路與電子學》.電子工業出版社

　　邱關源.《電路》(第四版).高等教育出版社

　　李良榮.《現代電子技術——基于Multisim7&Ultiboard2001》.機械工業出版社