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電路分析范文第1篇

分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點.

1．電路穩定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻無電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓.

2．當電容器和電阻并聯后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯電阻兩端的電壓相等.

3．電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充（放）電.如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它并聯的電路放電.

例1 如圖1，電源電壓恒定，接通開關的瞬間，流過電阻R的電流方向是從；平行板電容器充電穩定后，在將兩極間的距離增大的過程中，通過電阻R的電流方向是從；如果電容器充電平衡后，先斷開開關，再將兩極間的距離增大，在此過程中，R上（有或無）電流通過.

分析：判斷電容器充、放電的過程，電路中電流的方向關鍵是看電容器極板的電量是增多還是減少，如果增多則電流從負極板到正極板，如果減少，則電流方向由正極板向到極板.如果電量不變，則電路中不會有電流.

答案：從A到B 從B到A 無

例2 如圖2，電容器C上極板帶正電荷，為了使該極板仍帶正電荷且電荷量增大，下列方法中可采用的是（ ）.

A．增大R1，其他電阻不變

B．增大R2，其他電阻不變

C．增大R3，其他電阻不變

D．增大R4，其他電阻不變

分析：由c=QU可知，電容器電容不變，在不改變極板電性時增加極板電荷量，就要增加兩極板的電勢差.在本題中只要找到電容器兩極所在位置的等勢點即可.

解：由uc=φb-φc

知，一是在φc不變的情況下，增加φb；二是在φb不變的情況下，減少φc．

由圖可知，R1與R2串聯分壓，uR1=φa-φb（φa=U，不變），uR2=φb-φd（φd=0，不變）.

①在保持其他電阻不變情況下，增大R2，R2兩端電壓升高，φb升高，符合題意；

②在保持其他電阻不變情況下，減小R1，R1兩端電壓減少，φb升高，符合題意.

由圖可知，R3與R4串聯分壓，uR3=φa-φc（φa=U，不變），uR4=φc-φd（φd=0，不變）.

① 在保持其他電阻不變情況下，增大R3，R3兩端電壓升高，φc減少，符合題意；

② 在保持其他電阻不變情況下，減小R4，R4兩端電壓減少，φc減少，符合題意.

答案為B、C.

例3 在圖3所示的閃光燈電路中，電源的電動勢為E，電容器的電容為C.當閃光燈兩端電壓達到擊穿電壓U時，閃光燈才有電流通過并發光.正常工作時，閃光燈周期短暫閃光，則可以判定（ ）.

A．電源電動勢E一定小于擊穿電壓U

B．電容器所帶的最大電荷量一定為CE

C．閃光燈閃光時，電容器所帶的電荷量一定增大

D．在一個閃光燈周期內，通過電阻R的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等

電路分析范文第2篇

關鍵詞: 《電工學》 電路分析方法 例題分析

電路分析方法是《電工學》的一個重要內容。對于簡單的電阻電路,可以應用基爾霍夫電壓定律(KVL)、基爾霍夫電流電律(KCL)及歐姆定律直接進行分析求解。但對于結構復雜的電路,采用以上方法分析計算電路將使計算過程極為繁瑣,為此提出了多種不同的電路分析方法。本文以求解圖1電路中0.5kΩ電阻中流過的電流I為例,分別介紹支路電流法、電源等效變換法、結點電壓法、疊加定理,以及戴維寧定理這些常見電路分析方法的解題過程及其使用范圍。

圖1

1.支路電流法

采用支路電流法分析電路時,首先在電路中標出各支路電流參考方向及回路的循行方向(如圖2所示)。

圖2

對圖2電路采用KCL、KVL列方程:

I■+I■+1+I■=I-2+2I■-2I■=02I■+4-I■=0I■-4+0.5I=0

解得:I=3mA

當電路結構比較復雜、支路數比較多時,采用支路電流法,建立的方程數目多,計算繁瑣,此法將不再適用。

2.電源等效變換法

電源有電壓源和電流源兩種表示形式,利用電壓源、電流源之間的等效變換可以將由多個元件組成的復雜電路簡化,實現對電路的分析計算。

對圖1采用電源等效變換法化簡電路依次如圖3(a)(b)(c):

圖3

根據圖3(c),流過0.5Ω電阻的電流

I=■=3mA

電源等效變換法改變了電路的原始結構,在求解得到負載支路的電壓或電流之后,若還需要求取電路中其他參數,則必須返回到原圖中進行分析計算。

3.結點電壓法

《電工學》中介紹的結點電壓法比較簡單,它只是用來求解含有2個結點的電路。在采用結點電壓公式列寫方程時要注意:恒流源所在支路的電阻不參與計算。

圖1電路采用結點電壓法列方程得:

U■=■1.5V

流過0.5kΩ電阻的電流:I=■=3mA

4.疊加定理

疊加定理用來分析含有多個獨立電源的電路。采用疊加定理分析電路時,電路中電壓源不作用,電壓源短路;電流源不作用,電流源開路。

圖1中含有3個獨立電源,分別畫出電壓源、電流源單獨作用時的電路圖如圖4所示:

圖4

根據圖4所示的單電源電路,計算得:

I■=0.5mA,I■=0.5mA,I■=2mA

?圯I=I■+I■+I■=3mA

5.戴維寧定理

在求取電路中某一條支路的電壓或電流時,可采用戴維寧定理進行分析、計算。戴維寧定理描述及其等效電源中E和R■的求取方法可采用圖5、圖6進行表示。

圖5 圖6

戴維寧定理在日常生活中最典型的應用就是實現最大的功率傳輸。

畫出圖1電路所對應的戴維寧等效電路圖如圖7所示:

圖7

分別畫出求取E和R■的等效電路圖:

圖8

圖9

計算得:U■=3V,即E=3V;

R■=2//2//1=0.5kΩ

將計算得到的E和R■代入圖7,即可得到流過0.5kΩ電阻的電流:I=■=3mA。

6.結語

本文介紹了《電工學》中幾種電路分析方法:支路電流法應用于電路結構比較簡單的場合、電源等效變換法將由多個元件組成的復雜電路簡化為單回路電路;結點電壓法用于支路數較多,但只有2個結點的電路;疊加定理將多電源電路轉化成單電源電路;戴維寧定理多用于求取電路中某一條支路的電壓或電流。

參考文獻:

電路分析范文第3篇

關鍵字：電路分析；Matlab；電路理論

1 引言

電路分析是電子專業的第一門專業基礎課，不僅為后繼課程提供了深厚的基礎理論，也為復雜電路的分析和計算提供了很多電路分析的方法[1]，但這僅僅是一些分析方法，要用這些方法真正解決實際問題，計算一些較復雜和程數量較多的電路，用人工計算不僅費時而且容易出錯。因此我們希望在電路分析教學中引入計算機數值計算的方法，使學生在學到電路知識的同時，能夠初步掌握解決問題的科學手段和培養起基本的科研能力，提高電路分析的教學效果和學生的科學素養。

MATLAB是一種使用簡便的工程計算語言， 憑借其強大的矩陣運算能力、簡便的繪圖功能、可視化的仿真環境以及豐富的算法工具箱， 已成為科研和工程技術人員的有力開發工具。在國內也有越來越多的科技工作者參加到學習和倡導把MATLAB語言應用到電路分析中，近幾年來其發展尤為迅速[2-4]，所以把MATLAB應用到電路分析教學中去將更好的培養在校學生的實踐能力和創新能力。

2 Matlab在穩態電路中的應用

復雜電路中的節點數和回路數越多，要求解的線性方程組的元數也就越多，不僅計算復雜，而且容易出錯。運用MATLAB的矩陣運算，可使這一問題得到較好解決。現舉例來說明Matlab在直流穩態電路和正弦穩態電路中的應用。

解：首先建立數學模型

在原含源一端口電路的b、o端子間外加一個正弦電流源Ib，如圖3所示。

對圖3應用結點電壓法，并以o點為參考結點，則有如下方程組：

其中

整理以上方程，并轉換成形如AX =BU的矩陣方程形

而

整理以上方程，并轉換成形如AX =BU的矩陣方程形式為：

根據上式，可以設想，若令且 則可求得戴維南等效電源電壓 它就等于此時的 ；然后再令 將原電路（圖2）變成一個無源一端口，并設

代入上式即可求得戴維南等效阻抗，即 據此，可設計MATLAB程序如下。

應用MATLAB語言編程如下：

X0=A＼B* [US； 0]； %戴維南等效電源電壓UOC等于Ib=0，Is=2∠0°時的Ubo，是一個復數UOC=X0（2）， uoc=abs（UOC）， uang=angle（UOC）

X1=A＼B* [0； 1]； %再令Is=0，并設Ib=1∠0°，求戴維南等效阻抗Zeq。

通過電路理論中的典型例子介紹了如何應用MATLAB對穩態電路進行分析和計算。對于直流穩態電路和正弦穩態電路的分析方法都是直接利用MATLAB的矩陣來簡化運算，從而使得解答過程簡單快捷。

3 Matlab在動態電路中的應用

在電路分析中，關于時間微分方程的求解也是相當復雜和繁瑣的，對于動態電路，特別是一般二階動態電路的求解就更為復雜。如果利用MATLAB中的符號運算功能對電路進行分析計算，并將所得結果寫成標準的符號表達式，同時借助于MATLAB仿真軟件動態地的演示復雜電路各參量的變化過程，可以使電路分析過程更準確和直觀，從而加深對電路的理解和認識。

利用MATLAB的dsolve函數來求解電路的微分方程（組），用diff函數求導數，根據電壓（電流）求出電流（電壓），利用plot函數繪制電壓和電流的變化曲線，plot 是繪制二維圖形的最基本函數，它是針對向量或矩陣的列來繪制曲線的。利用這些函數可以演示MATLAB在動態電路分析方面的應用。

例3：如圖4所示電路為一般二階動態電路。開關在t =0時閉合，閉合前電路已達穩態. 求開關閉合后電感電流i2。

解：由基爾霍夫定律可得回路電壓方程為

應用MATLAB求解方程組的M文件為：

.

用MATLAB的ezplot函數畫出t >0時（0―5s）i1和i2的響應曲線.

M文件為：

由此可得i1和i2的響應曲線如圖5。

4總結

本文通過一系列經典電路的實例說明了MATLAB語言在電路分析方面的應用。從中可見，MATLAB提供了大量而豐富的函數，高效簡潔的編程語言能滿足電路計算的各種需要，從而大大地提高計算精度， 縮短編程時間， 提高工作效率。因此，Matlab在電路理論學科的研究與工程實踐中具有很好的應用價值。

致謝 本文獲貴州省重點學科支持（No.[2011]275）。

參考文獻：

[1] 邱關源.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 陳懷琛等.MATLAB及在電子信息課程中的應用 [M] .北京：電子工業出版社，2002.

電路分析范文第4篇

關鍵詞：電路分析；仿真；Matlab

中圖分類號：TN702文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)31-1020-03

The Application of Matlab in the Teaching of "Circuit Analysis"

CHEN Qi-wei1, LI Ju2

(1.Physics and Electronic Engineering School, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China; 2.School of Computer Science and Engineering, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China)

Abstract: In this paper, some applications in circuit analysis and calculation by means of Matlab are introduced. At the same time, the examples of stable circuit and transient circuit are presented to demonstrate this application further. Some experiences drawn from above application can be as a reference for the teaching of "Circuit Analysis".

Key words: Circuit Analysis; Simulation; Matlab

1 引言

“電路分析”是電子信息與電氣類本科專業的一門重要的專業基礎課。在實際的教學過程中，經常面對分析復雜電路和繪制電路變量變化曲線。手工進行這類工作時，往往需要大量的時間精力，而且也很難精確的畫出曲線。

Matlab作為電子信息工程領域中應用較為廣泛的一種仿真語言，引入到電路分析教學后，其強大的矩陣運算功能、對數據的可視化處理，以及編程簡捷、學生易于掌握的特點，可很好的解決上述問題，大大提高課堂教學效率和學生的學習興趣。

本文對幾個典型例題進行分析，探索Matlab在電路分析教學中的應用。

2 Matlab在穩態電路中的應用

2.1 簡單電路

對于簡單電路，可通過觀察法列出其阻抗和輸入、輸出變量矩陣。直接在Matlab中進行運算就能得到結果。

例1 求圖1所示電路中的電壓U和電流I。

■

圖1 圖2

求解此題時，先選定網孔電流I1、I2、I3（如圖2所示）。

列網孔方程：

■

列輔助方程：

■

將上述方程組用矩陣形式表示，可得：

AX=B

其中：

■

將上述矩陣用Matlab編程如下：

A=[34 -4 -10 0 0; -4 10 -5 0 0; -10 -5 15 -1 0;1 0 0 0 -1;0 0 1 0 0.1];

B=[0 -420 0 0 0]';

X=A\B

程序結果為：

X =

-5.0000

-43.7500

0.5000

276.2500

-5.0000

即：電壓U=276.25V，電流I=-5A。

2.2 大規模電路

隨著電路規模的日益擴大，需要有系統化的建立電路的方法。在實際的大規模復雜電路中，獨立的節點數往往少于獨立回路數，所以節點法在大規模電路中得到廣泛的采用。

其基本過程為：將已知量分別建立關聯矩陣A，支路電壓源列向量Us，支路電流源列向量Is，支路導納矩陣Y。將所求變量建立為：節點電壓列向量Un，支路電流列向量Ib，支路電壓列向量Ub。

由 KCL， AIb=0 (1)

由KVL， Ub=A' Un(2)

支路伏安方程： Ib=Y(Ub+Us)-Is (3)

將支路伏安方程代入KCL，得 AYUb+AYUs-AIs=0(4)

將KVL代入可得 AYA’Un=AIs-AYUs (5)

這樣通過Matlab計算，就可得到節點電壓列向量Un，進而求得各支路的電壓電流值。

例2 求圖3所示電路的各支路電流。

■

圖3 圖4

建立有向拓撲圖（如圖4所示），以節點4為參考節點。則關聯矩陣

■

支路電壓源列向量①②③④ Us=[0 20 0 0 0 0 ]'

支路電流源列向量 Is=[-2.5 2 0 0 0 0 ]'

支路導納矩陣

■

將上述矩陣按式（5）進行Matlab編程如下：

A=[-1 0 0 1 1 0; 0 -1 0 0 -1 1; 0 0 1 -1 0 -1];

Us=[0 20 0 0 0 0]';

s=[-2.5 0 2 0 0 0]';

Y=diag([1/20, 1/10, 1/5, 1/50, 1/10, 1/40]);

Un=(A*Y*A')\(A*Is-A*Y*Us)

得到：

Un =

30.2264

23.7736

13.0566

再代入式(2)，由程序Ub=A'*Un得到各支路電壓值：

Ub =

-30.2264

-23.7736

13.0566

17.1698

6.4528

10.7170

代入式(1)，程序為Ib=Y*(Ub+Us)-Is,得到各支路電流值：

Ib =

0.9887

-0.3774

0.6113

0.3434

0.6453

0.2679

從以上程序可看出，Matlab語言很好的和電路分析過程對應了起來，方便的求得了各條支路的電流電壓值。學生解題時就不必糾纏在繁瑣的筆算或編程上，可集中精力于電路的分析和理解。

3 Matlab在動態電路中的應用

對于動態電路，我們可以先建立其微分方程，然后直接通過Matlab求解，并可作出其電路變量波形圖。

例3 求圖5所示電路中，Us=10V，Is=2A，R=2Ω，L=4H。試求S閉合后電路中的電流iL。

由電路圖可得到微分方程為： ■

代入數值，得： ■

其零輸入響應iLzi滿足： ■

其零狀態響應iLzs滿足： ■

在Matlab中可采用dsolve函數求解，其程序為：

iL=dsolve('4*DiL+2*(2+iL)=10','iL(0)=-2')

izi=dsolve('4*Dizi+2*(2+izi)=10','izi(0)=0')

izs=dsolve('4*Dizs+2*izs=0','izs(0)=-2')

分別得到全響應、零輸入響應、零狀態響應的表達式為：

iL =3-5*exp(-1/2*t)

izi =3-3*exp(-1/2*t)

izs =-2*exp(-1/2*t)

采用plot命令作圖，可得其全響應、零輸入響應、零狀態響應的曲線圖，如圖6所示。在課堂教學時，采用Matlab作圖，其繪圖速度和圖形精確性均比手工繪制效果好。

4 結束語

上面，我們通過幾個具體的電路，對Matlab在穩態電路和動態電路中的具體應用進行了分析。從中我們可以看出，Matlab可使師生從復雜的數學計算中解脫出來，同時也使教學過程形象生動，為電路分析的教學提供了有力的工具。

參考文獻：

電路分析范文第5篇

【關鍵詞】公交報站 電路分析 調試 電子產品設計

該款公交報站系統是武漢萊斯電子公司的產品。它具有如下功能：利用一位數碼管實現站名信息的顯示；利用中文語音合成模塊SC1010B實現站名信息的播報；使用DF無線收發模塊及PT2262、PT2272編解碼芯片實現無線信號的收發和站名的識別。利用紅外線發射與接收技術實現公交車門防夾人安全自動開關；具有模擬刷卡功能.該自動報站系統結構簡單、成本低、音質清晰、可靠性高，功能模塊多，在教學能極大的提高學生的學生水平。下面對各單元電路原理功能進行分析和調試。

一、系統單元電路分析

（一）單片機主控單元電路分析。

本系統采用STC89C52單片機，是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash存儲器，512字節數據存儲空間，內帶2K字節EEPROM存儲空間，可直接使用串口下載。

（二）無線報站單元電路分析。

該系統采用現成的無線收發模塊，如PT2272/PT2262收發模塊，雖廉價但穩定性極高，距離幾 十米到上百米，調節方便，信號傳輸的距離達到報站的要求；PT2272/PT2262最多可有12位（A0―A11）三態地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供531441種地址碼，對一個城市來說已夠用，故選用此方案。

當接收到無線編碼模塊PT2262發來的信號時，無線接收模塊PT2272進行譯碼，本系統采用了A0―A7地址編碼，因此可以譯出8個不同的站臺信號，解碼得到D1、D2、D3，送到單片機進行處理。單片機根據接收到的信號，發出SC-RST和SC-CNT信號，送到語音電路SC1010B芯片，復位計數時鐘，發送計數時鐘，就可以輸出相應站臺的報站聲音信號，經三極管驅動后，使揚聲器發出聲音。

（三）用戶接口電路分析。

本系統采用4個獨立按鍵作為功能選擇，顯示部分采用兩片595串轉并移位芯片作為一位數碼管的驅動，數碼管用于顯示公交卡刷信息。還驅動8個LED燈，用于顯示站臺編號。此處主要考查學生595芯片的編程控制技術和I/O口擴展方法。

（四）車門紅外探測防夾人電路分析。

系統上電后，LM576工作，5腳輸出一定頻率的矩形波信號經過電阻R42送到了三極管Q5的基極，在此脈沖信號的作用下，紅外發射管F1間隔性的發射出紅外信號。當車門處沒有人遮擋時，此紅外信號被紅外接收管F2接收，產生與此頻率相同的脈沖電信號。此信號經過電阻R37和C12送到集成運放LM471進行反相信號放大100倍后。再送到LM567的信號輸入腳3腳，因為此信號與LM567的RC電路發出的信號頻率是一樣的，所以LM567的8腳輸出低電平。此信號被送到單片機，經程序分析后，得出無人擋門，關門電機正常工作。若有人擋住了門，則紅外發射管發出的紅外信號接收管收不到，就沒有信號送到LM567，LM567的8腳就輸出高電平，單片機就通知電機立即停止運行，防止夾人事件發生。

二、調試方法

（一）電機及防夾人電路單元功能調試。

按下按鍵K2，直流電機高速轉動，表示行駛。按下按鍵K3，直流電機低速轉動，表示減速行駛。按下K1，LED9亮，語音報讀“有人下車”表示有乘客需要下車。若有人下車，按下K4，繼電器吸合，語音報讀“滴滴滴”，LED10亮，電機停止轉動。紅外檢測電路通電，LED14亮，表示開門。當4s后，當紅外接收管仍能檢測到紅外線時即無乘客下車時，語音報讀“滴滴滴”，繼電器斷開，LED10滅，LED14滅，LED9滅，表示關門。若在4s內擋住紅外管使其接收不到紅外線，LED14滅即表示有乘客下車時，保持原來開門狀態。當LED9指示燈滅時，再按下行車鍵K2。

（二）無線自動報站電路單元功能調試。

通過站臺撥碼開關SW1選擇站臺進行報站，撥“1”對應站臺發射板的1號站臺指示燈亮，主板上1號燈也亮，同時主板公交車上進行語音播報“1號站，南京路，到了”站臺撥其他碼如此類推。此時表示公交車快要到站，對乘客進行提醒；同時主板公交車上撥碼開關BM1可以選擇對某一站臺不進行報站。如撥“1”，表示此公交車不對1號站進行報站。撥其他碼依次類推；

三、結束語

到此，智能公交報站系統全部功能都已經實現了。在教學中這樣一種實際電子產品能夠很好的鍛煉學生的電路分析、電子產品組裝與焊接調試能力、C語言編程能力、電子產品綜合設計能力，極大的提高了學生的動手能力和學習積極性。為學生將來的良好就業打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]黃金明.基于ARM9的智能公交報站系統設計[J].自動化儀表，2008，29（6）.