1、 课程设计说明书 NO.1沈 阳 大 学一、课程设计的目的电路原理课程是电类专业的主要技术基础课。通过本课程的学习，能够使学生掌握近代电路理论的基础知识、电路分析与计算的基本方法，具备进行试验的初步技能，并为后续课程的学习打下必要的基础。电路原理课程设计是理论教学之后的一个综合性实践教学环节，是对课程理论和课程实验的综合和补充。学会并利用一种电路分析软件，对电路进行分析、计算和仿真，通过查找资料，选择方案，设计电路，撰写报告，完成一个较完整的设计过程，将抽象的理论知识与实际电路设计联系在一起，使学生在掌握电路基本设计方法的同时，加深对课程知识的理解和综合应用，培养学生综合运用基础理论知识和专业
2、知识解决实际工程设计问题的能力，以及工程意识和创新能力。二、课程设计选题三、方案设计1 电路确定：电路图如图 1 所示，其中 , , , ,， 课程设计说明书 NO.2沈 阳 大 学图 12 仿真软件的选择：软件的特点: 二十世纪八十年代初期，美国学者 Cleve Moler 等人构思并开发了 MATLAB (MATrix LABoratory，即矩阵实验室)。MATLAB 是以复数矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言，它提供了各种矩阵的运算与操作，具有较强的绘图功能，以及较为丰富的数值分析方法。它的出现首先引起了控制界研究人员的瞩目，便利用 MATLAB 开发出了各种通用或专用应用程序。M
3、ATLAB 和高级语言的关系仿佛高级语言和汇编语言的关系一样，高级语言的执行效率要低于汇编语言，然而其编程效率与可读性、可移植性要远远高于汇编语言。同样 MATLAB 比一般高级语言的执行效率要低，但其编程效率与可读性、可移植性要远远高于其他高级语言。对于工程技术人员来说，即使不懂 C或 FORTRAN 这样的程序设计语言也照样可以设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质盘程序来，且开发周期会大大地缩短软件的功能：它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便且界面友好的用户环境。在此环境下，对所要解决的许多问题，用户只需简单地列出数学表达式，其结果便会以数值和图形方式显示出
4、来；对于大型问题，只需建立相应的数学模型，同样可以得到快速准确的解答。课程设计说明书 NO.3沈 阳 大 学MATLAB 以其强大灵活的分析平台，多种兼容的数据类型，简化处理数据的函数，快速而又精确的数据分析函数以及丰富的图形和自动文档生成能力赢得了越来越多的用户的青睐，尤其是在校大学生的追捧，目前广泛工程运算，控制系统设计图形处理等领域。在大学校园中,MATLAB 也逐渐成为大学生首选的数学软件。它强大的计算能力和无与伦比兼容性，使得它能在数学科目以外的专业继续发挥它的作用，如电子专业的非线性电路方面。非线性电路因其复杂而枯燥的计算和繁多的公式令大多数学生头，MATLAB 提供的良好的人机交
5、互数学系统环境正好可为学生学习非线性电路提供有益的帮助。3 仿真方案的确定：仿真软件的选择为 MATLAB7.0,利用网孔电流法进行求解四、电路理论分析：从图 1 可以看出， 、 、 为网孔电流，使用网孔电流法，电路方程为：其矩阵形式为其中， 课程设计说明书 NO.4沈 阳 大 学； 。五、 电路的程序设计（1）电路各个元件的赋值：R1=3;R2=2;C1=500e-6;C2=500e-6;L=5e-3;Us11=10;Us22=-2;Us33=0;w=1000;（2）设置系数 Z：Z11=R1+j*w*L;Z22=j*w*L-j/(w*C2);Z33=R2-j/(w*C1)-j/(w*C2)
6、;Z12=-j*w*L;Z21=Z12;Z13=0; Z31=Z13;Z23=j/(w*C2);Z32=Z23;Z=Z11,Z12,Z13;Z21,Z22,Z23;Z31,Z32,Z33;（3）设置系数 Us：Us=Us11;Us22;Us33;(4)就电流 I 并得到电流 I1 I2 I3 I4 I5：I=Z/Us;I1=I(1)I2=I(2)I3=I(3)I4=I(3)-I(2)I5=I1-I2（5）绘制复数向量图 I1,I2,I3,I4,I5课程设计说明书 NO.5沈 阳 大 学compass(I1,I2,I3,I4,I5);x=real(I1),real(I2),real(I3),re
7、al(I4),real(I5);y=imag(I1),imag(I2),imag(I3),imag(I4),imag(I5);（6）把 X，Y 的直角坐标转化成极坐标：rdir strength=cart2pol(x,y);direction=rdir*180/pir=strength*sqrt(2)w=1000;(7)设置时间与时间间隔t=0:pi/10000:2*pi/1000;（8）绘制随时间变化的电流图i1=r(1)*cos(w*t+rdir(1);i2=r(2)*cos(w*t+rdir(2);i3=r(3)*cos(w*t+rdir(3);i4=r(4)*cos(w*t+rdir(
8、4);i5=r(5)*cos(w*t+rdir(5);figure(2),hold on;(9)绘制随时间变化的电流图像：plot(t,i1,t,i2,t,i3,t,i4,t,i5,t,0,-);（10 仿真分析：程序运行结果：课程设计说明书 NO.6沈 阳 大 学I1 =1.7459 + 0.6396iI2 =2.1296 + 1.5920iI3 =1.1703 + 0.2109iI4 =-0.9594 - 1.3812iI5 =-0.3838 - 0.9525idirection =20.1196 36.7805 10.2154 -124.7846 -111.9447r =2.6295 3
9、.7603 1.6817 2.3782 1.4522理论计算结果和运行结果基本一致，验证了该电路用网孔电流法进行运算的正确性，同理可证其它运行结果也和理论计算结果相一致。课程设计说明书 NO.7沈 阳 大 学六、结论：在 MATLAB7.0 环境下可以很直观地反映出仿真结果与理论结果相一致，也验证了用网孔电流法解决电路问题的可行性与正确性。七、设计心得与体会：起初，刚知道做电路的计算机辅助设计与仿真的时候，真的是一个脑袋两个头大了，此时，真是一点头绪都没有了。于是大家决定要一起研究，一定要把它弄明白了。果然功夫不负有心人，经过两天的时间，通过我们不断的问，不断的研究，终于把这个全是英文的软件给
10、弄的更明白了！现在，我不仅会画图，会做仿真图了，还学会了 MATLAB7.0 这个软件的很多应用。其实，还蛮有趣的。所以我要感谢这个课程设计，它让我明白了只要努力没什么做不到的。在生活中，要更加努力和认真，争取把所有事都做到位，我相信，困难总会有解决的一天，只要我们研究了，努力了，才能克服我们所谓的困难，回过头你会发现，原来“ 困难”是那么的简单！在这永无止境的困难里，我会获得更多的知识。所以，我不会畏惧困难了，我会勇敢的面对困难，它并不可怕！八、参考文献1 邱关源 电路 北京 高等教育出版社 19992 李方明 电子设计自动化技术及应用 北京 清华大学出版社 2006 3 李方明 ，恩莉电路的计算机辅助分析与设计 沈阳 东北大学出版社 20014. 郭维林，边文思编著 电路第五版同步辅导及习题全解 ： 中国水利水电出版社，20095 陈怀森，吴大正高西全MATLAB 及在电子信息课程中的应用 电子工业出版社
