电路理论课程设计(呕心沥血总结)_模拟电路课程设计总结
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设计报告书
目录
（一）课程设计的目的及任务
电路信号处理综合技能训练是《电路理论》课程学习后的一个综合性实践教学环节。通过该教学环节，学会利用MATLAB软件对电路进行分析、计算和仿真。通过查找资料，按照设计题目，从一个实例出发，面向一般电路编写程序，进行电路的计算机辅助及实验仿真，撰写出设计报告。在完成设计的同时，加深对课程知识的理解，得到计算机辅助分析及综合实验技能训练。(二)设计题目及设计要求
计算机辅助电路分析课程设计共包括三个题目：
一、大规模电路的计算机辅助分析。二是动态电路的计算机辅助电路分析。
三、实验仿真它们的具体设计要求为：
一：
1、利用近代电路理论，利用MATLAB软件，建立电路矩阵形式的节点电压方程，求解电路的节点电压、支路电压、支路电流。要求所编程序适用于直流、含压控电流源（不包含理想电源的电路）的电路。选择一个具体例子进行调试，最终能面向一般电路进行分析。
2、理论知识：《电路理论》教材193页（9－
17、或9－18式）建立方程，并求解节点电压，利用（9-10式）、（9－16式）求解支路电压、支路电流。二：RLC串联二阶电路动态响应的仿真分析。针对线性电路的零输入响应进行分析计算。建立微分方程，当只改变电路中的R时，使得电路出现：欠阻尼、过阻尼、无阻尼三种状态，用计算机实现三种状态的求解，绘制出电容电压的响应曲线。
三：1负载获得最大功率的仿真
1）结合戴维南定理的电路实验，当负载在某一范围内变化时，绘制出电路的伏安特性曲线。
2）求解负载的最大功率。当负载在某一范围内变化时，绘制出功率随负载的变化曲线。2 谐振电路的实验仿真
结合RLC串联电路的谐振实验，绘制出谐振的曲线.（三）完成各个任务
一、编写程序建立电路矩阵形式的节点电压方程，求解电路的节点电压、支路电压、支路电流。
1、理论分析
/////////参考课本p193,(9-17)(9-18)(9-10)(9-16)如何建立方程，求解节点电压，并求支路电压、支路电流
2、源程序代码
A=input('请输入关联矩阵A=：')Is=input('请输入独立电流源列向量Is=：')Us=input('请输入独立电压源列向量Us=')disp('是否含受控源 是（x=1）/否（x=0）')x=input('x=')if(x==1)
Y=input('请输入导纳矩阵Y=：')else
Y=input('请输入导纳矩阵Y=')end Cn=A*Y Yn=Cn*A' Jn=A*Is-Cn*Us Un=inv([Yn])*[Jn]%节点电压 U=A'*Un%支路电压 I=Y*(U+Us)-Is%支路电流
3、程序测试
1）例题:含受控源电路图与参数：/////////// 程序运行结果: 请输入关联矩阵A=：[1-1 0 1;0 0 1-1] A =
0
0
0
请输入独立电流源列向量Is=：[0 0 0-2]' Is =
0
0
0
请输入独立电压源列向量Us=[0 3 0 0]' Us =
0
0
0
是否含受控源 是（x=1）/否（x=0）x=1 x =
请输入导纳矩阵Y=：[0.5 0 0 0;0 1 0 0;-2 0 1 0;0 0 0 1] Y =
0.5000
0
0
0
0
1.0000
0
0
-2.0000
0
1.0000
0
0
0
0
1.0000
Cn =
0.5000
-1.0000
0
1.0000
-2.0000
0
1.0000
-1.0000
Yn =
2.5000
-1.0000
-3.0000
2.0000 Jn =
Un =
2.0000
4.0000
U =
2.0000
-2.0000
4.0000
-2.0000
I =
1.0000
1.0000
-0.0000
0 手算结果：///////结合理论给出结论
2）例题：不含有受控源电路图与参数:///////// 程序运行结果：
请输入关联矩阵A=：[-1 1 0;0-1 1] A =
0
0
请输入独立电流源列向量Is=：[-1 0 0]' Is =
0
0
请输入独立电压源列向量Us=[0 0-3]' Us =
0
0
是否含受控源 是（x=1）/否（x=0）x=0 x =
0
请输入导纳矩阵Y=diag([0.5 0.5 1/3])Y =
0.5000
0
0
0
0.5000
0
0
0
0.3333
Cn =
-0.5000
0.5000
0
0
-0.5000
0.3333
Yn =
1.0000
-0.5000
-0.5000
0.8333
Jn =
Un =
2.2857
2.5714
U =
-2.2857
-0.2857
2.5714
I =
-0.1429
-0.1429
-0.1429 手算过程：/////////结合理论给出结论
二、动态电路的计算机辅助电路分析
1、理论分析
/////////参考课本p137-p141
2、源程序代码
clear R=input('电阻值')L=input('电感值')C=input('电容值')uc0=input('输入电容电压初始值')il0=input('输入电感电流初始值')a=R/2/L;w0=sqrt(1/L/C);T=input('T=')
%时间常数 t=0:T/100:T %步长与x轴范围 if a^2>w0^2 display('过阻尼问题')s1=-a+sqrt(a^2-w0^2);s2=-a-sqrt(a^2-w0^2);uc=(uc0/(s1-s2))*(s1*exp(s2*t)-s2*exp(s1*t))+il0/C/(s1-s2)*(exp(s1*t)-exp(s2*t))%电容电压
il=uc0*s1*s2*C/(s1-s2)*(exp(s2*t)-exp(s1*t))+il0/(s1-s2)*(s1*exp(s1*t)-s2*exp(s2*t))%电容电流
plot(t,uc,'k-',t,il*100,'b-')%输出并设置图像,黑色实线为Uc图像、蓝色实线为il图像 xlabel('时间t/s')ylabel('电压 U/V 电流 I/A')legend(['电容电压'],['电感电流'])elseif a^2
k1=uc0 k2=1/w0*(a*uc0+il0/C)k=sqrt(k1^2+k2^2)b=atan(k1/k2)uc=k*exp(-a*t).*sin(w*t+b)
%电容电压
il=-C*k*a*exp(-a*t).*sin(w*t+b)+C*k*w*exp(-a*t).*cos(w*t+b)%电容电流
plot(t,uc,'k-',t,il*10,'b-')%输出并设置图像黑色实线为Uc图像、蓝色实线为il图像 xlabel('时间t/s')ylabel('电压 U/V 电流 I/A')legend(['电容电压'],['电感电流'])else
display('临界阻尼问题')uc=uc0*(1+a*t).*exp(-a*t)+il0/C*t.*exp(-a*t)%电容电压
il=-uc0*a*a*C*t*diag(exp(-a*t))+il0*(1-a*t)*diag(exp(-a*t))
%电容电流
plot(t,uc,'k-',t,il*100,'b-')
%输出并设置图像,黑色实线为Uc图像、蓝色实线为il图像 xlabel('时间t/s')ylabel('电压 U/V 电流 I/A')legend(['电容电压'],['电感电流'])end3、程序调试
测试选用的例题：////////RLC串联二阶电路
电阻值R=300Ω(过阻尼t=0.1)，200（临界阻尼t=0.05），100（欠阻尼t=0.05）电感值L=0.5H 电容值C=0.00005F 电容电压初始值uc0=4V 电感电流初始值il0=0A 图像及说明
图像及说明
图像及说明
三、实验仿真
1、负载获得最大功率仿真 1）理论分析/////p36 p66 2)源程序代码 Uoc=input('Uoc=')%输入原电路电压 R0=input('R0=')%电路的等效电阻 dr=200 R=0:dr:3000%设定负载取值数组 R1=R+R0%等效后电路的总电阻 G=1./R1%等效后电路总电纳 I=Uoc*G%等效后电路电流 U=I.*R%负载两端电压 P=U.*I%负载的功率
figure(1),plot(I,U*10^-1),hold on%绘制电路的伏安特性曲线
figure(2),plot(R*10^-3,P),hold on%绘制功率随负载变化曲线 u=[0.04 4.72 7.35 9.06 10.23 11.14 11.78 12.30 16.92] i=[0.0318 0.0230 0.0182 0.0149 0.0127 0.011 0.0098 0.0088 0] figure(3),plot(i,u),hold on u1=[0.04 4.72 7.35 9.06 10.23 11.14 11.78 12.30] i1=[0.0318 0.0230 0.0182 0.0149 0.0127 0.011 0.0098 0.0088]
p=u1.*i1 r=[0 200 400 600 800 1000 1200 1400 ] figure(4),plot(r,p),hold on 3)程序测试 //////////例子的电路图及参数见 电工电子实验指导书 图像及说明//////
2、谐振电路的实验仿真 1)理论分析///////p69 2)源程序代码 R=input('电阻值')L=input('电感值')C=input('电容值')u0=input('输入电压')Pi=3.141592654 f0=1/2/Pi/sqrt(L*C)f=0:50:20000 w=2*Pi.*f x=w.*L-1./(w.*C)ur=R*u0./sqrt(R^2+x.*x)ul=w.*L*u0./sqrt(R^2+x.*x)%电感电压 uc=u0./sqrt(R^2+x.*x)/C./w %电容电压 i=u0./sqrt(R^2+x.*x)plot(f,ur,'b-',f,i*1000,'r-',f,ul,'k-',f,uc,'g-')%绘制输出电压谐振曲线 xlabel('频率f')ylabel('输出电压ur/v 电流i/mA 电感电压ul/V 电容电压uc/V')legend(['电压谐振曲线'],['电流曲线'],['电感电压曲线'],['电容电压曲线'])3）程序测试
见电工电子实验指导书电路图及参数 %R=200 %L=0.03 %C=0.00000001 %u0=4 图像及说明
（四）设计体会
改编一下：计算机辅助电路分析程序课程设计是《电路理论》课程的实践环节，也是测试技术与仪器专业必修的专业基础课。课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际应用问题进行有机结合，锻炼学生分析、解决实际问题的能力，提高学生项目开发和程序调试能力。培养上机动手能力，使学生巩固《电路基础》课程学习的内容，掌握工程软件设计的基本方法，强化上机动手能力。为后续各门电路课程的学习打下坚实的基础。通过几天的努力，终于可以写计算机辅助电路分析课程设计报告的设计总结了。这次我做的计算机辅助电路分析课程设计共包括三个题目：一是编写程序建立节点电压方程求解电路的节点电压、各支路电流；二是动态电路的计算机辅助电路分析；三是RLC串联谐振电路的幅频和相频分析。通过对程序的分析、查找相关资料、阅读学习相关资料、对程序进行调试改错、把设计报告自己全部做成电子稿的整个过程我学到了很多，整个设计过程让我受益匪浅。
首先，我学会了如何去更好的做一个项目或者说做一个设计。我发现如果能够把一个设计做好的话，会让人有一种美的感受。以后应该多去看看好的项目报告和设计报告。
再次，我感受到我在学校学的知识是非常有用的。当我用在学校学到的东西解决了我在设计过程中遇到的问题时，我的心里充满了阳光，一种强烈的自豪感油然而生。所以在以后的学习中我应该更加认真的去学习，更加积极的去学习。
最后，我感受到学习与实践的重要性，原来学习与实践的差别是很大的，学习就应该与实践相结合，相互促进，有机结合，这样才能更好的去生活，更加诗意的去生活。在以后的学习生活中要特别注意学习与实践的有机结合。
（五）【1】薛定宇、陈阳泉.基于MATLAB的系统仿真与应用.北京：清华大学出版社.2002 【2】戴文.电路理论.北京：机械工业出版社.2008.7
【3】赵录怀 电路与系统分析-使用MATLAB 高等教育出版社 2004.7
