Matlab軟件在電子線路進行模擬計算中的研究

張麗

摘 要

在現(xiàn)代化教學改革中計算機輔助教學作為一種新型的喜聞樂見的教學方法，因為形式新穎，方式靈活，適合大部分教學的需要。而計算機數(shù)值模擬的方法已經(jīng)成為繼實驗研究和理論分析之外的另一強有效研究手段。在繁雜的電子線路教學中適當引入計算機數(shù)值方法，可以使枯燥復雜的數(shù)學公式轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^生動形象的立體的圖像，也可以使物理知識更加直觀淺顯易懂，縮小了理論與實踐的差距，使學生接受容易接受新知識，更提高了教學效果和學習效率。

【關(guān)鍵詞】電子線路；MATLAB語言；圖像處理

Matlab軟件是美國mathwork公司二十世紀八十年代開發(fā)的，是一套高性能的大型科學計算和可視化軟件，主要適用于數(shù)值分析、矩陣運算、圖形顯示和信號處理，應(yīng)用范圍涵蓋了當今幾乎所有的工業(yè)基礎(chǔ)應(yīng)用與科學應(yīng)用研究領(lǐng)域。此軟件的三大突出特點分別為：一、功能強大：一具有數(shù)值計算和符號計算、編程可視化以及文字和數(shù)學統(tǒng)一處理等功能；二、簡單易學輸入簡潔，指令表達式基本與標準教科書的數(shù)學表達式基本一致；三、可擴展性強運算高效；一般具有自學能力的人，經(jīng)過兩個月以內(nèi)的系統(tǒng)學習就可以掌握一般簡單的程序語句，更高水平的人經(jīng)過一年的應(yīng)用于實踐，就可以達到獨立編程水平。此外，matlab軟件可以很方便地把繁雜的計算過程凝聚成一個程序，從而把老師和學生從繁瑣重復的計算中解脫出來，無疑是一種提高效率的革命。

1 Matlab簡介

Matlab系統(tǒng)作為當今世界最流行的第四代計算機語言，在航空航天，物理學，通信，網(wǎng)絡(luò)控制，圖形圖象處理，系統(tǒng)建模仿真，數(shù)據(jù)分析等不同的領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，極大地被自然科學，工程技術(shù)以及教育界所關(guān)注。Matlab創(chuàng)建于1984年，Mathwork公司現(xiàn)狀總部設(shè)于Natick（內(nèi)蒂克）、MA， 在英國、法國、西班牙、比荷盧（Benelux）等都設(shè)有辦事處，且在全球21個國家駐有分銷商；主要應(yīng)用在科學計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，作為一種全面的簡單的解決方案，很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。Matlab系統(tǒng)具有強大的可視化功能它方便的2d，3d繪圖功能、強大的電影與程序動畫制作、連續(xù)與離散數(shù)據(jù)的圖形表現(xiàn)、面向圖形對象的操作；Matlab系統(tǒng)具有良好的平臺性可以與word有共享界面、與Fortran以及C++程序的接口；Matlab系統(tǒng)還具有良好的開放和可擴展性： C/C++數(shù)學庫和圖形庫、自定義數(shù)據(jù)（面向?qū)ο缶幊蹋⒔ⅹ毩⒖扇我獍l(fā)布的外部應(yīng)用、圖形界面設(shè)計。

2 Matlab應(yīng)用在電子線路

2.1 電路頻率響應(yīng)分析

2.2 電路暫態(tài)響應(yīng)分析電路

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 UC 和 IR2的響應(yīng)，并畫出它們的波形.

（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t=0_時，UC（ 0_）=-12V，IC（ 0 -）=0； 當 t = 0+時，因為電容器端電壓不可能突變，仍有 UC（ 0+） =UC（ 0_）=-12V，R2 電阻的電流應(yīng)等于電容電壓除 以電阻，即 IR2（ 0+）=UC（ 0+） R2 =-1A 再分析終值.達到穩(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 UCF =IS × （ R2//R3）=12V ，IR2F=1A. 瞬態(tài)響應(yīng)由三要素法計算，如圖2。

4 結(jié)論

將MATLAB軟件應(yīng)用到電子線路實驗中是可行的。