附录 电路机辅分析(初)

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1、附录电路机辅分析内容提要：CACD与CACA；电路数据的格式与输入；网络方程的形成；网络方程组的求解；分析结果的形成与输出。F.1概述电路机辅分析（ComputerAidedCurcuitAnalysis），简称为CACA，是由计算机按一定的方法来进行电路分析的。现代电路设计是电路机辅设计（ComputerAidedCurcuitDesign），简称为CACD，是以计算机作为主要工具，由设计人员和计算机分别完成电路设计各环节的。电路分析是电路设计的主要组成部分和基础。图F.1为电路设计程序框图，不难看出：设计的过程是建立在反复分析基础上的迭代过程，迭代在整个设计过

2、程中被一再重复使用，直到输出指标符合预定的设计要求为止，所以说电路机辅设计就其实质而言是个电路机辅分析问题。图F.2电路分析程序框图开始结束输入电路信息建立电路模型建立网络方程求解网络方程求解目标函数输出分析结果确定电路结构给参数初值满足设计要求?修改电路结构或参数CACA输出电路结构及参数结束开始图F.1..电路设计程序框图NY303传统的电路设计以手工计算和计数器计算为主，只能解决一些小型电路的问题，例如用节点法分析超过十个节点的电路已经非常困难了。由计算机来完成电路分析环节，即CACA不仅提高了计算的速度、精确度和可靠性，而且突破了计算量和电路复杂度的限制，

3、能够在短时间内分析规模庞大结构复杂的电路。计算速度的提高，允许建模时选用更为精确的电路模型，从而使分析结果也更为精确。此外，在设计过程中，还可由计算机迅速精确地完成参数优化和容差分析。因为计算机能用于电路分析、参数优化、容差分析等环节，所以相对传统的人工设计方式而言CACD具有周期短、成本低、可靠性高、节约人力资源、能结构复杂的大规模电路。1962年第一个通用电路分析程序（TAP）诞生，此后电路的计算机辅助设计和分析的研究逐渐深入和系统化，极大地推动了工业技术的发展。计算机介入的CACA问题多种多样，包括线性和非线性、DC和AC、稳态和瞬态等问题。无论那种问题的分

4、析，电路分析程序均如图F.2所示，由6步组成：1.输入电路信息：把实际电路的拓扑结构和元件信息数字化，即将实际电路的信息转化为计算机能识别的数据输入计算机。2.建立电路模型：把所有实际电路器件表示为若干理想电路元件的组合，即把实际电路理想化、模型化。3.建立网络方程：对代表电路信息的数据按照一定的方法进行分析和计算，建立网络方程。4.求解网络方程：用一定的计算方法求得网络方程的数值解。5.求解目标函数：进一步求出支路（或元件，或某一部分电路）的电压、电流或功率。6.输出分析结果：输出题目要求的电压、电流、功率或相关的波形等分析结果。其中，第1步由分析者手工完成，第

5、2、3、4、5、6均可由计算机来完成，但建立网络方程、求解网络方程和求解目标函数的方法，由分析者选择确定，并以程序指令的形式存入计算机。对一个理想电路来说，可省去第2步“建立电路模型”。F.2电路数据的格式与输入F.2.1电路数据的格式把有关元件、电路结构及需要分析的内容等信息输入给计算机时，应采用固定的格式。有关元件的数据格式中包括：元件类型、元件所在支路序号和元件参数，若是受控源还要说明控制量对应的元件序号或支路序号。元件的数据格式为：303元件类型元件所在支路序号元件参数1元件参数2（type）（branch）（value1）（value2）对于直流线性电阻

6、电路，value1为元件参数，value2是受控源的控制量对应支路的序号；对于正弦稳态电路，value1是正弦激励源的相量的模值、阻抗（导纳）的实部、电感、电容或电阻的参数以及受控源的控制系数，value2是正弦激励源的相角、阻抗（导纳）的虚部以及受控源的控制量对应支路的序号。当value1或value2为独立源或受控源的参数时，若其方向与标准复合支路的规定不一致，元件参数要加负号。type可以用字符串或整数表示，用整数表示无伴电压源或无伴电流源时前面加负号，表F-1列出了元件类型对照表。表F-1元件类型的字符型表示和整型表示字符型GUSVCCSCCVSLZ整型0

7、±2±4±68±1012字符型RISCCCSVCVSCY整型1±3±5±79±1113有关电路结构的数据格式中包括：支路的起始节点和终止节点。有向图的数据格式为：起始节点终止节点(from)(to)有时为了编程方便，还要添加描述电路类型、节点数n、元件数c、支路数b和正弦电路的振荡角频率等的信息。若以type[i]branch[i]value1[i]value2[i]表示第i个元件的数据格式，以from[j]to[j]表示第j支路的拓扑性质，一个n个节点b条支路c个元件的电路，其数据格式为其中，是正弦稳态电路激励源的振荡角频率，对直流激励的电路=0.0。30312

8、①②图F.