MATLAB仿真及电子信息应用 教学课件 作者 王亚芳 第5章 MATLAB在电路中.ppt

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1、第5章MATLAB在电路中的应用5.1电阻电路5.2动态电路5.3正弦稳态电路5.4频率响应5.5二端口网络5.1电阻电路电阻电路是指电路中除了电压源、电流源之外，只含有电阻元件的电路。根据KVL、KCL导出的一切分析方法都可用于分析电阻电路,如支路电流法、节点电压法、回路电流法、戴维南定理和诺顿定理等。，例5-1在如图所示电路中，,,，，，求各支路电流。解：采用节点法，选D为参考节点，电路的节点电压方程为：写成矩阵形式为：可写成：则：求出各节点电压后，即可求出支路电流：MATLAB程序R1=2;R2=5;R3=1;R4=1;R5=10;is1=1;is2=3;%设定电路参数a11=1/R

2、1+1/R2+1/R3;a12=-1/R3;a13=-(1/R1+1/R2);a21=-1/R3;a22=1/R3+1/R5;a23=0;a31=-(1/R1+1/R2);a32=0;a33=1/R1+1/R2+1/R4;A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33];%设定系数矩阵AB=[is1-is2-is1]';%设定系数向量BU=AB;%解出UuA=U(1);uB=U(2);uC=U(3);%得出各节点电压i1=(uA-uC)/R1%求各支路电流，并显示出来i2=(uA-uC)/R2i3=(uA-uB)/R3i4=uC/R4i5=uB/R5程序运行

3、结果为：i1=-0.9574i2=-0.3830i3=2.3404i4=-2.3404i5=-0.6596。例5-2在图所示的电路中，，，，,，求和。解：采用网孔法，列写网孔方程：补充方程为：将变量移到等式的左端，得：写成矩阵形式为：看成，可解得和程序运行结果：i2=-0.0250u2=-0.1000。即i2=-0.025A；u2=-0.1V。MATLAB程序R1=2;R2=4;R3=6;us=2;g=3;r=2;%输入电路参数A=[-R2R2+R3r0;100g;R2-R20-1;1-1-10];%设定系数矩阵AB=[us000]';%设定系数向量BX=AB;%解出Ui2=X(3),u

4、2=X(4)例5-3戴维南定理。电路如图5-3所示，求电流。已知：图5-3例5-3电路图解：求解其戴维南等效电路，先求两端的开路电压：图5-4将两端开路后的电路列写方程：即：求得开路电压再求等效电阻，电压源全部短路，可得已知和后，就可画出戴维南等效电路，求出。MATLAB程序us1=6;us2=12;us3=4;R1=3;R2=6;R3=1;R4=1;%输入电路参数A=[1-R2;0R1+R2];%设定系数矩阵AB=[us2+us3us1-us2]';%设定系数向量BX=AB;%解出Xuoc=X(1),%求出开路电压R0=1/(1/R1+1/R2)+R3,%求等效电阻i=uoc/(R0

5、+R4),%求得I程序运行结果为：uoc=12R0=3i=3。即电流=3A。5.2动态电路含有电容、电感等动态元件（也称储能元件）的电路称为动态电路。只含有一个储能元件的电路称为一阶电路。在动态电路中，当换路时满足换路定律：电路的全响应是指换路后初始状态和输入均不为零时电路的响应，常采用三要素法求一阶电路的响应，三要素指的是待求变量的初值、稳态值和时间常数。图5-7例5-4的程序运行结果5.3正弦稳态电路在正弦电源激励下的线性非时变电路达到稳态时，电路中的电压、电流都是与激励源同频率的正弦量，这样的电路称为正弦稳态电路。分析方法：相量法；电阻电路分析中的各种方法和网路定理。说明：正弦量用复

6、数来表示，用复数的模代表正弦量的振幅或有效值，用复数的相角代表正弦量的初相。为了强调某一复数是代表正弦量的，通常在代表其模的大写字母上加一个圆点。MATLAB指令无法体现这个“圆点”，文中在电路图中也省去了“圆点”。5.4频率响应电路响应随激励频率变化的特性称为电路的频率特性。频率特性通常用网络函数描述，网络函数定义为：可写成：为了表示频率在大范围内变化时电路特性的变化，在绘制幅频和相频特性曲线时横坐标可采用对数的，利用semilogx函数来绘制。5.5二端口网络网络中如果一个端子流入的电流等于另一个端子流出的电流，则这两个端子构成了一个端口。含有两个端口的网络称为二端口网络，二端口网络共

7、有六种形式的端口方程和六套参数。这六套参数分别是Y参数、Z参数、T参数、H参数、B参数和G参数。