MATLAB在電子線路分析中的應(yīng)用_圖文

1、 MAT LAB 在電子線路分析中的應(yīng)用董蘊(yùn)華 , 鄭先鋒(河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 電子信息工程系 , 河南 新鄉(xiāng) 453002摘要 :介紹一種利用工具軟件 MAT LAB 強(qiáng)大的數(shù)學(xué)功能來分析電子線路的方法 , 該方法具有簡 便 、 直觀 、 高效的特點 . 通過幾個實例的建模 、 編程和仿真過程 , 來重點研究 MAT LAB 的使用方 法 .關(guān)鍵詞 :MATLAB ; 電子線路 ; 建模 ; 仿真 中圖分類號 :TN70 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A 文章編號 :100822093(2002 0220055203概述MAT LAB 是一種面向科學(xué)和工程計算的交互式 高級語言 , 它以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ) ,

2、 具有計算功能強(qiáng)大 ,編程可視化的優(yōu)點 , 要 , MAT LAB 、 通信 、 自動控制 、 數(shù)字信號處理 、 數(shù)字圖像處理 、 系統(tǒng) 辨識 、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、 化工 、 生命科學(xué)等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域 , 汲 取了當(dāng)今世界這些領(lǐng)域最新研究成果 , 并且它功能豐 富 、 使用方便 , 輸入簡捷 , 運(yùn)算高級 , 可擴(kuò)展性強(qiáng) , 智 能化程度高 , 因此 , 已成為科學(xué)研究和大學(xué)教學(xué)中必不可少的工具 .1 MAT LAB 在電子線路分析中的應(yīng)用MAT LAB 語言具有高效 、 可視化及推理能力強(qiáng)等 特點 , 對電子線路的分析高效且直觀 , 更有助于理解概念 , 分析題目 . 現(xiàn)舉例說明在不同類型電路中的

3、分 析應(yīng)用 . 1. 1 電路頻率響應(yīng)分析運(yùn)算放大器如圖 1, 分析放大器開環(huán)增益和頻率 響應(yīng)對整個電路閉環(huán)頻率響應(yīng)的影響 , 并繪出曲線 .1 建模 設(shè)運(yùn)算放大器的開環(huán)增益為 A , 它是頻 率的函數(shù) , 則在圖示的連接方法下 , 閉環(huán)輸出與輸入 電壓之比為H =T 1=-1+(1+Z 2/Z 1 / A圖 1 運(yùn)算放大器 根據(jù)題意 , 要考慮 A =A ( 對 H ( 的影響 , 計算將十分復(fù)雜 , 利用 MAT LAB 可以方便快速地解決 這個問題 . 但必須給出具體數(shù)據(jù) . 通常 , 運(yùn)算放大器的開環(huán)傳遞函數(shù)中包括 3個實 極點 , 即A (s =(1+S/1 (1+S/2 (1+S/

4、3=(s +1 (s +2 (s +3=a (s 其中 1<2<3, A 0為直流增益 . 現(xiàn)設(shè) A 0=2×106, 1=500, 2=2×106, 3=5×107, 并設(shè) Z 1=2K, Z 2取 3種 值 :20K , 100K , 500K , 求 其 H ( 并繪出曲線 .2 源程序 Z 1=2000;Z 2=20,100,50031000; A0=2e6;w1=500;w2=2e6;w3=5e7; w =logspace (2,8 ;b =A03w13w23w3;a =poly (-w1, -w2, -w3 ;A =polyval (b ,

5、j 3w . /polyval (a ,j 3w ;55第 10卷 第 2期 2002年 6月河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報Journal of Henan Mechanical and Electrical Engineering C ollege V ol. 10 . 2Jun. 2002收稿日期 :2001212220 作者簡介 :董蘊(yùn)華 (19752 , 女 , 河南新鄉(xiāng)人 , 本科 , 助教 , 研究方向 :應(yīng)電 ,E DA.for i =1:3 Z 12(i =Z 2(i /Z 1; H (i , : =-Z 12(i . /(1+(1+Z 12(i . /A ; semilogx (w

6、 ,abs (H (i , : ,hold on endv =axis ;axis (v ; semilogx (w ,abs (A hold off3 仿真結(jié)果如圖 2.圖 2 仿真結(jié)果一由圖中曲線可看出 , , . 1. 2 如圖 3在 t 0時 , 開關(guān) K 位于 “ 1” , 電 路已處于穩(wěn)態(tài) ,t =0時 , 開關(guān) K 閉合到 “ 2” , 求 U C 和 I R2的響應(yīng) , 并畫出它們的波形 .圖 3 電路暫態(tài)響應(yīng)分析圖1 建模這是一個暫態(tài)分析過程 . 先要找到其初值和終 值 .當(dāng) t =0-時 ,U C (0- =-12V , I C (0- =0; 當(dāng) t =0+時 , 因為電

7、容器端電壓不可能突變 , 仍有 U C (0+ =U C (0- =-12V ,R 2電阻的電流應(yīng)等于電容電壓除 以電阻 , 即 I R2(0+ =(R 2=-1A 再分析終值 . 達(dá)到穩(wěn)態(tài)后 , 電容中將無電流 , 電流源的全部電流將在兩個電阻之間分配 , 其端電壓應(yīng)相同 , 它也就是電容上的終電壓 , 結(jié)果應(yīng)為 U CF =I S ×(R 2/R 3 =12V ,I R2F =1A.瞬態(tài)響應(yīng)由三要素法計算 . 2 源程序r1=3;us =18;is =3;r2=12;r3=6;C =1;%給出各元件值uc0=-12;ir20=uc0/r2; %計算初值 ir2f =is 3r3/

8、(r2+r3 ; %計算終值ucf =ir2f 3r2;t =-2-eps :0-eps ,0:15; uc (1:3 =-12;i (1:3 =3;T =r23r3/(r2+r3 3C ; %求時間常數(shù) uc (4:18 =ucf +(uc0-ucf 3exp (-t (4:18 /T ; %三要素法求輸出ir2(4:18 =ir2f +(ir20-ir2f 3exp (-t (4:18 /T ; ; subplot (2,1,1 ,h1=plot (t ,uc ;%繪電壓 UC 波形grid ,set (h1, linewidth ,2 subplot (2,1,2 ,h2=plot (t

9、 ,ir2 ; grid (h2, gtext ( 圖 4 仿真結(jié)果二由圖中波形可看出信號的過渡過程 , 加深理解電路的暫態(tài)響應(yīng) . 1. 3 信號系統(tǒng)中的應(yīng)用圖 5 仿真結(jié)果三用 MAT LAB 驗證定理 :方波可用相應(yīng)頻率的基波 和其奇次諧波來合成 .65河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報 2002年第 2期1 建模一個以原點為奇對稱中心的方波可用奇次正弦 波的疊加來逼近 , 即y (t =sint + 3 sin3t +5sin5t + +2k -1 sin (2k-1 t +方波寬度為 , 周期為 2, 可以用 MAT LAB 程序 來檢驗這種逼近的程度和特征 .2 源程序t =0:.1:10;

10、y =sin (t ;plot (t ,y ;pause %正弦基波 y =sin (t +sin (33t /3;plot (t ,y ,pause%疊加 3次諧波 y =sin (t +sin (33t /3+sin (53t /5+sin (73t /7+ sin (93t /9;plot (t ,y ,pauset =0:.031:3.14; %繪制三維圖形 y =zeros (10,max (size (t ;x =zeros (size (t ;for k =1:2:19 x =x +sin (k 3t /k ;y (k +1 /2, : =x ;endpause ,plot (y

11、 (1:9, : pause ,mesh ( clc3 仿真結(jié)果見圖 5.由圖 5可看出 , 取得階次越高 , 越接近于方波 , 但 總是消除不了邊緣上的尖峰 , 這稱為吉布斯效應(yīng) 。2 結(jié)束語MAT LAB 語言是一種簡單 、 高效 、 功能極強(qiáng)的高 級語言 , 在科學(xué)與工程計算領(lǐng)域它有著其它語言無與 倫比的優(yōu)勢 . 近年來 , 隨著版本不斷升級 , 它所包含的 應(yīng)用工具箱的功能越來越豐富 , 應(yīng)用范圍越來越廣 泛 , 實踐表明 ,MAT LAB 語言函數(shù)的多樣性和完善的 控制功能可以滿足復(fù)雜系統(tǒng)的高性能要求 , 將在工程 領(lǐng)域中有著更為廣泛的用途 . 因此 , 掌握 MAT LAB 這 一

12、工具 , 無論對于科技工作者還是高校學(xué)生都有著十 分重大的意義 . (責(zé)任編校 尚林鵬 參考文獻(xiàn) :1陳桂明 . 應(yīng)用 M AT LAB M.北京 : M.合肥 :國LAB 及其在理工課程中的應(yīng)用指南 M.西安 :西安 電子科技大學(xué)出版社 ,2000.of m atlab in analyzing electronic curcuitDONG Y un 2hua ,et al(E lectronic Information Engineering Dept. ,Henan Mechanical and E lectrical Engineering C ollege , X inxiang 453002,China Abstract :The article introduces a method in analyzing electronic curcuit by the powerful mathematics merit of MAT 2 LAB , this method possesses portably and the characteristic directly perceived and high efficiency. Through m odel buil