第11章《电网络理论(图论、方程、综合)》教学课件

电网络分析综述电路CAD技术是电路分析、设计、验证的有力工具，随着集成电路特征尺寸进入纳米时代，电路的规模越来越大，工作频率越来越高，芯片上市时间越来越短，以集成电路CAD为基础的电子设计自动化(EDA)已经成为提高设计效率、优化电路性能，增加芯片可靠性和提高芯片合格率的新兴产业，渗入到集成电路设计的每一阶段。

电路CAD已经有近40年的历史，涉及电路理论、半导体器件物理、线性与非线性方程组的求解方法、最优化涉及、数值分析和计算机软件等多个领域。

纳米时代的到来既为电路CAD技术带来了机遇，也使之前面临更大的挑战。

随着集成电路与计算机的迅速发展，以电子计算机辅助设计为基础的电子设计自动化技术已经成为电子学领域的重要学科，并已形成一个独立的产业。

它的兴起与发展，又促进了集成电路和电子系统的迅速发展。

当前，集成电路的集成度越来越高，电子系统的复杂程度日益增大，而电子产品在市场上所面临的竞争却日趋激烈，产品在社会上的收益寿命越来越短，甚至只有一二年时间。

处于如此高速发展和激烈竞争的电子世界，电路设计工作者必须拥有强大有力的EDA 工具才能面对各种挑战，高效地创造出新的电子产品。

20世纪70年代到80年代初期，电子计算机的运算速度、存储量和图形功能还正在发展之中，电子CAD和EDA技术还没有形成系统，仅是一些孤立的软件程序。

这些软件在逻辑仿真、电路仿真和印刷电路板(PCB)、IC版图绘制等方面取代了设计人员靠手工进行繁琐计算、绘图和检验的方式，大大提高了集成电路和电子系统的设计效率和可靠性。

但这些软件一般只有简单的人机交互能力，能处理的电路规模不是很大，计算和绘图的速度都受限制。

而且由于没有采用统一的数据库管理技术，程序之间的数据传输和交换也不方便。

20世纪80年代后期，是计算机与集成电路高速发展的时期，也是EDA技术真正迈向自动化并形成产业的时期。

这一阶段，EDA的主要特点是：能够实现逻辑电路仿真、模拟电路仿真、集成电路的布局和布线、IC版图的参数提取与检验、印制电路板的布图与检验、以及设计文档制作等各设计阶段的自动设计，并将这些工具集成为一个有机的EDA系统，在工作站或超级微机上运行。

“电网络理论”课程教学体会与探讨张秀敏;黄辉;马晓春;张小青;佟庆彬【摘要】“电网络理论”课程是电气工程专业研究生一门非常重要的专业理论基础课.本文介绍了我校“电网络理论”课程的教学现状,分析了该课程各知识点在电气工程各领域的重点应用,笔者对教学中引入Matlab编程软件指导学生进行科学计算的方法进行了有益探索.实践表明,这门课程的建设能有效提高电气专业研究生的综合科研能力.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2017(039)001【总页数】4页(P16-19)【关键词】电网络理论;电气工程;Matlab【作者】张秀敏;黄辉;马晓春;张小青;佟庆彬【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京100044;北京交通大学电气工程学院,北京100044;北京交通大学电气工程学院,北京100044;北京交通大学电气工程学院,北京100044;北京交通大学电气工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】G642.0“电网络理论”课程是本科“电路”课程的延伸与拓展，是我国大多数院校电气工程专业研究生的必修课程。

该课程在硕士生培养环节中有重要作用，可使学生的电网络理论知识体系得到充实和巩固，为以后更加深入地学习电气工程和解决电气领域中的实际问题打下坚实的理论基础[1-5]。

研究生培养不同于本科生，本科生强调的是宽广的基础知识，而研究生是在掌握扎实的专业知识基础上，强调自主学习以及钻研和运用知识的能力培养，以促进其科学及创新思维的形成[6]。

因此，必须根据研究生的特点，采用合理的教学方法和教学思想，以保证研究生的培养质量。

本文介绍了我校电气专业研究生“电网络理论”课程的现状及存在的问题，在此基础上分析了该课程各知识点在电气工程各领域的重点应用。

笔者在教学中引入了Matlab编程软件指导学生进行科学计算的方法，提出了在研究生教学中要重视理论公式推导与科学研究思维方法训练的思想。

实践表明，这门课程的讲授方法能显著提高电气专业研究生的专业基础和综合科研能力。

第1篇网络图论第1章电网络概述第2章网络矩阵方程第3章网络撕裂法第4章多端和多端口网络第5章网络的拓扑公式第6章网络的状态方程电网络分析方法（重点：节点电压法及其应用）拓扑分析暂态分析第1章电网络概述1.1 电网络的基本性质1.2图论的术语和定义1.3树1.4割集1.5图的矩阵表示1.6关联矩阵、回路矩阵和割集矩阵之间的关系1.7 矩阵形式的基尔霍夫定律基本概念、性质矩阵表示1.1 电网络的基本性质物理模型V I P数学模型实际电系统研究对象分布参数和集中参数网络线性和非线性网络、时变和非时变网络、有源和无源网络、有损和无损网络、互易和非互易网络、性质解决问题网络分析、网络综合和网络诊断1.1 电网络的基本性质1.1.1 线性和非线性1.1.2 时变和非时变1.1.3 有源网络和无源网络1.1.4 有损网络和无损网络1.1.5 互易网络和非互易网络1.1.6 分布参数与集中参数电路传统线性网络1.1.1 线性和非线性3种定义：(1)含有非线性元件的网络称为非线性网络，否则为线性网络；(2)所建立的网络电压、电流方程是线性微分方程的称为线性网络，否则为非线性网络；(3)按输入与输出之间是否满足线性和叠加性来区分三者不完全等价线性叠加端口线性网络1.1.2 时变和非时变(1)含时变元件的网络称为时变网络，否则为定常网络；(2)建立的方程为常系数方程者为定常网络，否则为时变网络；(3)输入、输出间满足延时特性的网络为定常网络，否则为时变网络3种定义：()F t ()R t )(0t t F -)(0t t R -1.1.3 有源网络和无源网络[]12()()()()()k m t v t v t v t v t =T V []T 12()()()()()k m t i t i t i t i t =I T()()0t d τττ-∞≥⎰V I 关联参考方向无源半导体器件？1.1.4 有损网络和无损网络T()()0d τττ∞-∞=⎰VI ()()()()0-∞∞-∞∞=、、、V V I I 无损条件1.1.5 互易网络和非互易网络符合互易关系1.1.6 集中参数电路实际电路的几何尺寸远小于电路工作频率下的电磁波的波长。