电路的计算机辅助分析
- 格式:doc
- 大小:399.00 KB
- 文档页数:24
电路计算机仿真分析实验报告实验一直流电路工作点分析和直流扫描分析一、实验目的1、学习使用Pspice软件,熟悉它的工作流程,即绘制电路图、元件类别的选择及其参数的赋值、分析类型的建立及其参数的设置、Probe窗口的设置和分析的运行过程等。
2、学习使用Pspice进行直流工作点分析和直流扫描分析的操作步骤。
二、原理与说明对于电阻电路,可以用直观法(支路电流法、节点电压法、回路电流法)列写电路方程,求解电路中各个电压和电流。
PSPICE软件是采用节点电压法对电路进行分析的。
使用PSPICE软件进行电路的计算机辅助分析时,首先在capture环境下编辑电路,用PSPICE的元件符号库绘制电路图并进行编辑、存盘。
然后调用分析模块、选择分析类型,就可以“自动”进行电路分析了。
需要强调的是,PSPICE软件是采用节点电压法“自动”列写节点电压方程的,因此,在绘制电路图时,一定要有参考节点(即接地点)。
此外,一个元件为一条“支路”(branch),要注意支路(也就是元件)的参考方向。
对于二端元件的参考方向定义为正端子指向负端子。
三、示例实验应用PSPICE求解图1-1所示电路个节点电压和各支路电流。
图1-1 直流电路分析电路图R2图1-2 仿真结果四、选做实验1、实验电路图(1)直流工作点分析,即求各节点电压和各元件电压和电流。
(2)直流扫描分析,即当电压源Us1的电压在0-12V之间变化时,求负载电阻R L中电流I RL随电压源Us1的变化曲线。
IPRINT图1-3 选做实验电路图2、仿真结果Is21Adc1.000AVs35Vdc3.200A R431.200A23.20VVs47Vdc1.200A 0VR142.800AIs32Adc 2.000A12Vdc2.800AIIPRINT3.200A10.60V 12.00V Is11Adc 1.000A18.80V 28.80V15.60V3.600VR222.800ARL13.200A18.80VVs210Vdc2.800A Is53Adc3.000AI42Adc图1-4 选做实验仿真结果3、直流扫描分析的输出波形图1-5 选做实验直流扫描分析的输出波形4、数据输出V_Vs1 I(V_PRINT2)0.000E+00 1.400E+00 1.000E+00 1.500E+00 2.000E+00 1.600E+00 3.000E+00 1.700E+00 4.000E+00 1.800E+00 5.000E+00 1.900E+00 6.000E+00 2.000E+00 7.000E+00 2.100E+00 8.000E+00 2.200E+009.000E+00 2.300E+001.000E+012.400E+001.100E+012.500E+001.200E+012.600E+00从图1-3可以得到IRL与USI的函数关系为:I RL=1.4+(1.2/12)U S1=1.4+0.1U S1 (公式1-1)五、思考题与讨论:1、根据图1-1、1-3及所得仿真结果验证基尔霍夫定律。
实验一五人表决器设计一、实验目的1 加深对电路理论概念的理解3 加深计算机辅助分析及设计的概念4 了解及初步掌握对电路进行计算机辅助分析的过程二、实验要求制作一个五人表决器,共五个输入信号,一个输出信号。
若输入信号高电平数目多于低电平数目,则输出为高,否则为低。
三、实验原理根据设计要求可知,输入信号共有2^5=32种可能,然而输出为高则有15种可能。
对于本设计,只需一个模块就能完成任务,并采用列写真值表是最简单易懂的方法。
四、计算机辅助设计设A,B,C,D,E引脚为输入引脚,F为输出引脚。
则原理图如1所示图1.1 五人表决器原理图实验程序清单如下:MODULE VOTEA,B,C,D,E PIN;F PIN ISTYPE 'COM';TRUTH_TABLE([A,B,C,D,E]->[F])[0,0,1,1,1]->[1];[0,1,1,1,0]->[1];[0,1,0,1,1]->[1];[0,1,1,0,1]->[1];[1,0,1,1,1]->[1];[1,1,0,1,1]->[1];[1,1,1,0,1]->[1];[1,1,1,1,0]->[1];[1,1,1,0,0]->[1];[1,1,0,1,0]->[1];[1,1,1,1,1]->[1];[1,1,0,0,1]->[1];[1,0,0,1,1]->[1];[1,0,1,0,1]->[1];[1,0,1,1,0]->[1];END五、实验测试与仿真根据题目要求,可设输入分别为:0,0,0,0,0;1,1,1,1,1;1,0,1,0,0;0,1,0,1,1。
其测试程序如下所示:MODULE fivevoteA,B,C,D,E,F PIN;X=.X.;TEST_VECTORS([A,B,C,D,E]->[F])[0,0,0,0,0]->[X];[1,1,1,1,1]->[X];[1,0,1,0,0]->[X];[0,1,0,1,1]->[X];END测试仿真结果如图1.2所示:图1.2 五人表决器设计仿真图可知,设计基本符合题目要求。
微波电路计算机辅助分析与设计课题名称准静态场法和谱域法分析计算标准微带线的特性目录一、概述 (1)1.小组作业课题 (1)2.背景介绍 (1)3.小组分工 (1)二、准静态场法分析微带线 (1)1. 原理 (1)2. 代码实现流程图 (3)三、谱域法分析微带线 (3)1. 原理 (3)2. 代码实现 (7)(1)计算流程图 (7)(2)参数 (8)(3)基函数计算 (8)(4)b矩阵的推导 (9)(5)G矩阵的推导 (9)(6)K矩阵的推导 (10)(7)kz的求解(基函数阶数为2时) (10)(8)实现细节 (11)四、ADS仿真 (12)1.LineCalc 组件工具 (12)2.Keff与频率变化关系 (13)五、结果对比与分析 (14)1.结果对比 (14)2.误差分析 (16)六、总结 (16)参考文献 (16)代码附录 (17)一、概述1.小组作业课题(1)安装并熟悉 ADS 软件,并使用ADS 主程序中的传输线及无源元件;(2)使用 ADS 中的LineCalc 组件工具,进行各类传输线的基本分析和设计;(3)自行编写程序,按照准静态场法和谱域法分析计算标准微带线或屏蔽微带线的特性,并与 ADS 软件的计算结果进行对比,总结 ADS 中的传输线所采用的设计计算方法。
2.背景介绍微带线以成本低、结构简单、易于集成等优点越来越多地在微波单片集成电路和毫米波集成电路中得到了广泛地应用。
由于在微带线中传播的混合模可以表示成TE 和TM 模的叠加,需要采用混合模的全波理论法对其进行严格的理论分析和计算。
[1]-[2]谱域法是计算微带线的色散特性最有效的方法之一,即使取电流分布的基函数阶数较少的情况下,也能够得到有效相对介电函数。
本报告中复现了Itoh 等人[3]用传统的谱域法计算微带线的色散特性。
3.小组分工二、准静态场法分析微带线1. 原理当频率较低时,电磁场的纵向分量很小,色散效应也较小,此时的场结构近似于TEM模,一般称它为准TEM模。
电子电路计算机辅助设计综述【摘要】该文对电子电路以及计算机设计与辅助问题展开了一系列的剖析。
对计算机辅助设备、电子电路的概念以及如何利用计算机辅助设计电子电路进行了系统的讲解,并阐述了计算机辅助技术在电子电路设计领域的发展潜力。
【关键词】电子电路设计与辅助传统电子电路的设计问题计算机电子电路技术对于各行各业来说,起到的作用是非常明显,不仅能提高相关人员的工作效率和质量,还能对设计的电子电路进行仿真分析实验,以方便解决实际电路搭建中所遇到的各种困难。
该文就电子电路的具体原理以及计算机辅助系统中一系列环节出现的问题进行分析,明确电子电路的具体原理,对计算机的辅助设计进行一系列的分析,以满足我们的日常工作需求。
下文,将对电子电路对计算机辅助设计的联系展开铺设,以解决难题。
1 电子电路原理以及计算机的辅助设计电子电路的基本原理相对来说是比较容易理解的,在电子基础中,电就像是水一样,电路类似于俗称的水路,将各种电子元件连接成相应的通路,以实现特定的功能。
任何电子产品都是由电子元件组成的,所以为了更加深入的了解电子电路的原理,需要对电子元件进行一系列的辨析,也就因此掌握了电子应用。
对电子电路的原则基本认识之后,能够应用一系列的电子工具,进行一系列的产品设计。
电场这个概念对于电子电路来说并不陌生。
电场通常是指电产生作用力的一个范围。
磁场就是磁产生作用力的一个范围,其他类似。
导体就是电容易通过的物体。
绝缘体,就是电比较难通过的物体。
导体与绝缘体在实际生活中并没有决定化的定义,这两者的导电能力相差好几倍。
有些物体,在不同的外界环境下,比如电场,磁场,温度,光照等方面的影响下会呈现出不同的导电状态,我们称这类物体为半导体。
对导体、绝缘体以及半导体的具体应用就能组成各种的电子元件,我们就能对电能进行方便简单的检测与利用,开关是一个类似短路器与开路器系列的东西,电阻在零欧姆与无穷大的两个阻值上相互变化的元件,它与自来水开关的效果原理类似。
计算机辅助电路设计教学方法研究与实践protel 99 se是目前国内最流行的通用电子设计自动化软件。
本文就如何在教学中让学生熟练地掌握protel 99 se作一探讨。
一、传统protel教学方法的不足学习protel的关键在于,灵活掌握每一个工作环境的使用。
protel的每一个工作环境虽然差异较大,但又相互联系,而且涉及电子专业知识较多,不易掌握。
传统的教学方法一般是按照教材的顺序给学生上课,老师每节课讲解几个知识点,然后让学生在计算机上练习,等完成一个单元的教学内容后,再进行综合练习,做一两个实例。
老师教得枯燥,学生学得无聊,根本达不到良好的教学效果。
这样教学使得知识点的讲解与练习都是单个进行的,没有及时与整体设计相结合,学生往往当时能听懂、会操作,但到要真正完整地完成一个设计时,却不能根据实际条件灵活运用已学过的知识,有的甚至学了后面忘了前面。
同时由于讲课时没有结合实例,学生听课的积极性不高,练习时也缺少兴趣,教学效果不是很理想。
因此,改革教学方法势在必行。
二、protel教学方法的研究与实践1.项目教学法在protel教学中的应用项目教学法打破以理论为中心的传统教学模式,以精选出的若干设计项目为中心,每个项目按设计任务顺序进行一体化教学,在每一个电路任务中贯穿相应的知识点,把学习的重点放在具体任务上,即“做中学”。
个别命令的使用尽量不单独讲解和单独练习,而是把要学习的“命令”融入到具体项目和任务中来讲解。
整个教学过程强调“做”,“做中学,做中教,教学相长”。
2.以任务驱动教学,在工作过程中学习在项目教学的基础上,教师结合学生的特点,把项目分解为不同的学习任务。
例如在学习“流水灯电路设计”项目时,首先明确学习目标:会识别元器件及使用画图工具绘制电路原理图,然后给出pcb的实物,布置根据实物,画出电路原理图的任务。
此任务中隐含着本章的几个知识点:(1)电路原理图设计步骤;(2)装载元件库;(3)放置元器件;(4)元件位置的调整;(5)使用原理图布线工具等。
可编辑修改精选全文完整版电路设计之电子电路计算机辅助设计一、电子电路、计算机辅助设计在工程和产品设计中,计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。
在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较,以决定最优方案;各种设计信息,不论是数字的、文字的或图形的,都能存放在计算机里并能快速地进行检索;设计人员通常用草图开始设计,将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成;由计算机自动产生的设计结果,可以快速作出图形显示出来,使设计人员及时对设计作出判断和修改;利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。
用计算机辅助设计电子电路能够减轻设计人员的劳动,缩短设计周期和提高设计质量。
二、计算机系统的组成用于电子电路辅助设计的计算机通常以具有图形功能的交互计算机系统为基础,主要设备有:计算机主机、图形显示终端、图形输入板、绘图仪、扫描仪、打印机、磁带机以及各类软件。
工程工作站一般指具有超级小型机功能和三维图形处理能力的一种单用户交互式计算机系统。
它有较强的计算能力,用规范的图形软件,有高分辨率的显示终端,可以联在资源共享的局域网上工作,已形成最流行的CAD系统。
图形输入输出设备除了计算机主机和一般的外围设备外,计算机辅助设计主要使用图形输入输出设备。
图形输入设备的一般作用是把平面上点的坐标送入计算机。
图形输出设备分为软拷贝和硬拷贝两大类。
软拷贝设备指各种图形显示设备,是人机交互必不可少的;硬拷贝设备常用作图形显示的附属设备,它把屏幕上的图像复印出来,以便保存。
CAD软件除计算机本身的软件如操作系统、编译程序外,CAD主要使用交互式图形显示软件、CAD应用软件和数据管理软件3类软件。
交互式图形显示软件用于图形显示的开窗、剪辑、观看,图形的变换、修改,以及相应的人机交互。
CAD应用软件提供几何造型、特征计算、绘图等功能,以完成面向各专业领域的各种专门设计。
计算机辅助电路设计方法研究作者:王付华来源:《数字化用户》2013年第28期【摘要】随着社会科学技术的不断进步和发展,之前那种传统的电路设计方法已经不能满足社会发展的需求。
所以采用计算机辅助电路设计已经成为了现在社会发展的趋势,本文主要就是对计算机辅助电路设计的方法进行了一定的分析和研究。
【关键词】计算机电路设计辅助方法之前在进行电路设计的时候,主要就是靠人工将一些电子元件通过导线然后连接起来,对于一些比较简单的电路,这样的方法还是可行的,但是现在的电路设计越来越复杂,在进行人工连接电路的时候就显得无从下手。
所以人们才开始采用印制电路板的方式来进行电路的连接,传统的手工方式制作的话,工作量是比较的大,而且制作的周期也比较的长,往往很小的电路板也需要很长的时间才能够经过很多人制作出来,而且在后期如果要进行修改的话也比较的麻烦。
随着计算机技术的应用,就能够很好的去解决这些问题。
在通过计算机进行辅助电路设计的时候,往往之前需要很多人才能完成的工作,现在也只需要一个人就可以完成,而且在进行电路设计的时候,时间的周期也缩短了很多。
一、计算机辅助电路设计的一些优点在采用计算机辅助电路设计的时候,主要就是利用了计算机模拟代替了之前的通过搭接来对电路进行试验的方法,这样的话在电路的设计阶段,就可以减少很多去验证电路的工作量,使得在进行电路设计的过程当中,进程会比之间快了很多。
现在很多的专业软件上面都有很多的参数数据库和图形数据库,在设计当中需要用到的电子元件基本上这些数据库当中都能够提供,如果有些电子元件在数据库当中没有的话,那么也可以在设计之间先设计好这样一个电子元件的模型放入到相应的数据库当中,在设计当中如果需要的话那么也就可以很方便的直接拿出来用。
同时在进行印刷电路板设计的时候,也可以采用相应的印刷电路板设计的专业软件,而这些专业的软件是可以进行自动布线布局以及后期处理的作用。
而在进行图纸的绘制时,也可以采用相应的软件来进行制版。
辅助电路分析11辅助电路分析电路的分析和设计都需要完成一定的数学运算工作。
人们曾经使用计算尺和计算器来完成电路分析中的某些计算工作,随着计算机和大规模集成电路的发展,现在已经广泛使用计算机来辅助电路的分析和设计。
计算机是一种智能的计算工具,不仅能在很短的时间完成大量的数学运算,还能够自动建立电路方程,并将计算结果进行处理,用图形和动画形式表现出来。
因此,在学习电路理论课程时,有必要了解计算机分析电路的基本方法和使用计算机程序来分析各种电路,帮助您更好地掌握电路基本概念和基本理论,提高用计算机程序分析和设计电路的能力。
一、电路模型的矩阵表示方法分析电路时,必须知道组成电路的各元件的类型、参数、连接关系和支路参考方向等信息。
当我们用计算机分析电路时,需要将这些信息转换为一组数据,按照一定方式存放在一个矩阵或表格中,供计算机建立电路方程时使用。
例如图1(a)所示电路可以用图1(b)的一组数据表示。
图1 电路的矩阵表示矩阵中的每一行表示一条支路的有关信息,对于受控源,还要说明控制支路的编号。
元件类型用一个或两个大写英文字母表示,例如电压源、电流源、电阻和电导分别V 、I 、R 、G 表示,电压控制电压源(VCVS)用VV 表示。
支路电压电流的关联参考方向规定为从开始结点指向终止结点。
各种元件参数均用主单位表示,即电压用伏[特](V),电流用安[培](A),电阻用欧[姆]( ),电导用西[门子](S)。
2将这些数据输入计算机,或者将这些数据先存入到某个数据文件(例如D.DAT)中,让计算机从这个文件中自动读入这些数据。
二、电路的表格方程根据KCL/KVL 和VCR ,以b 个支路电压和b 个支路电流作为未知量建立的一组电路方程,称为b 2方程,它适用于任何集总参数电路。
由b 2方程导出的支路电流方程,网孔方程以及结点方程,减少了未知量和计算的工作量,便于手算求解。
而在用计算机分析电路时,从便于建立电路方程和程序的通用性等因素的考虑,常常采用表格方程 (Tableau Equation) 和改进的结点方程 (Modified Node Equation) 。
教你几种电路分析的高效方法对电路进行分析的方法很多,如叠加定理、支路分析法、网孔分析法、结点分析法、戴维南和诺顿定理等。
根据具体电路及相关条件灵活运用这些方法,对基本电路的分析有重要的意义。
现就具体电路采用不同方法进行如下比较。
支路电流法01支路电流法是以支路电流为待求量,利用基尔霍夫两定律列出电路的方程式,从而解出支路电流的一种方法。
一支路电流分析步骤1) 假定各支路电流的参考方向,对选定的回路标出回路绕行方向。
若有n个节点,根据基尔霍夫电流定律列(n一1)个独立的节点电流方程。
2) 若有m条支路,根据基尔霍夫电压定律列(m-n+1)个的独立回路电压方程。
为了计算方便,通常选网孔作为回路(网孔就是平面电路内不再存在其他支路的回路)。
对于平面电路,独立的基尔霍夫电压方程数等于网孔数。
3) 解方程组,求出支路电流。
【例1】如上图所示电路是汽车上的发电机(US1)、蓄电池(US2)和负载(R3)并联的原理图。
已知US1=12V,US2=6V,R1=R2=1Ω,R3=5Ω,求各支路电流。
分析:支路数m=3;节点数n=2;网孔数=2。
各支路电流的参考方向如图,回路绕行方向顺时针。
电路三条支路,需要求解三个电流未知数,因此需要三个方程式。
解:根据KCL,列节点电流方程(列(n-1)个独立方程):a节点:I1+I2=I3根据KVL,列回路电压方程:网孔1:I1R1-I2R2=Us1- Us2网孔2:I2R2+I3R3=Us2解得:I1=3.8A I2=-2.2A I3=1.6A叠加定理02在线性电路中,所有独立电源共同作用产生的响应(电压或电流),等于各个电源单独作用所产生的响应的叠加。
在应用叠加定理时,应注意以下几点:1) 在考虑某一电源单独作用时,要假设其它独立电源为零值。
电压源用短路替代,电动势为零;电流源开路,电流为零。
但是电源有内阻的则都应保留在原处。
其它元件的联结方式不变。
2) 在考虑某一电源单独作用时,其参考方向应选择与原电路中对应响应的参考方向相同,在叠加时用响应的代数值代入。
v1.0 可编辑可修改第四章电路定理重点:1、叠加定理2、戴维南定理和诺顿定理难点:1、熟练地运用叠加定理、戴维南定理和诺顿定理分析计算电路。
2、掌握特勒根定理和互易定理,理解这两个定理在路分析中的意义。
4-1 叠加定理网络图论与矩阵论、计算方法等构成电路的计算机辅助分析的基础。
其中网络图论主要讨论电路分析中的拓扑规律性,从而便于电路方程的列写。
几个概念1.线性电路——Linear circuit由线性元件和独立源组成的电路称为线性电路。
2.激励与响应——excitation and response在电路中,独立源为电路的输入,对电路起着“激励”的作用,而其他元件的电压与电流只是激励引起的“响应”。
激励e响应r系统3.齐次性和可加性——homogeneity property and additivity property“齐次性”又称“比例性”,即激励增大K倍,响应也增大K倍;“可加性”意为激励的和产生的响应等于激励分别产生的响应的和。
“线性”的含义即包含了齐次性和可加性。
齐次性:可加性:叠加定理1.定理内容在线性电阻电路中,任一支路电流(电压)都是电路中各个独立电源单独作用时在该支路产生的电流(电压)之叠加。
此处的“线性电阻电路”,可以包含线性电阻、独立源和线性受控源等元件。
2.定理的应用方法将电路中的各个独立源分别单独列出,此时其他的电源置零——独立电压源用短路线代替,独立电流源用开路代替——分别求取出各独立源单独作用时产生的电流或电压。
计算时,电路中的电阻、受控源元件及其联接结构不变。
关于定理的说明1.只适用于线性电路2.进行叠加时,除去独立源外的所有元件,包含独立源的内阻都不能改变。
3.叠加时应该注意参考方向与叠加时的符号 4.功率的计算不能使用叠加定理例题1. 已知:电路如图所示– 6V +4– 6V +求:X U 及两个独立源和受控源分别产生的功率。
解:根据叠加定理,电路中电压源和电流源分别作用时的电路如图(b )、(c )所示。
计算机辅助教学在电路分析中的应用摘要:《电路分析基础》是电子信息专业的专业基础课之一,如何将抽象的理论具体化,并灵活掌握电路分析的基本方法,是本门教学要解决的重点问题。
本文从教学中的实际问题入手,讨论了多媒体教学、计算机仿真技术等教学手段的应用。
关键词:电路分析;多媒体教学;proteus仿真中图分类号:tp3-4 文献标识码:a 文章编号:1007-9599 (2012)18-0000-02《电路分析基础》是高校电子信息及计算机专业的必修基础课之一,也是专业的入门课程,本课程要求学生能够熟练掌握电路理论中的基本概念和基本的电路分析方法,本课程的掌握程度会直接影响后续课程的教学效果。
电路理论中的基本概念比较抽象,电路分析方法繁多而复杂,学生学习起来比较吃力,进而丧失了对课程的学习兴趣。
随着计算机技术的发展与推广,计算机辅助教学手段已广泛地应用于教学当中。
如何更好利用计算机辅助教学手段,提高教学质量,增强教学效果,是电路分析教学改革的重要课题之一。
1 多媒体教学手段的应用多媒体教学是指依靠多媒体设备,达到音视频结合的教学效果,使教学过程更加形象生动、易于理解。
传统的教学以板书授课,教师讲授为主,复杂的理论知识只靠教师的语言描述,抽象而不易理解。
另外本门课程的习题类型千变万化,新应用、新技术不断涌现,想在有限的教学学时内讲授如此多的知识是无法实现的。
我们利用计算机技术制作相关的教学课件,在制作课件的过程中要注意课件不仅仅是教案的复制,不是做成简单的电子文档,而要考虑到以下几个方面:首先课件要紧紧围绕教学内容,明确重点,层次分明;其次根据需要电路原理图加入动态演示及相关的输入输出波形显示。
将大量的图表简单化,将抽象的理论具体化,使学生学习起来更加轻松。
使学生灵活掌握电路分析的基本方法,提高学生解决和分析实际电路的能力是《电路分析基础》教学的主要目的,因此指导学生多做习题是很重要的环节。
原来使用传统的板书教学时,一次习题课因为画电路图及书写板书浪费了很多时间,一次习题课的容量太小,达不到目的。