電路分析電氣工程-

電路分析電氣工程-第1頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月解:圖12－26(a)電路的數(shù)據(jù)文件,如圖(b)所示,其中第二行

的第二個數(shù)據(jù)1表示頻率特性曲線的中心角頻率為

=1rad/s。運(yùn)行ACAP程序,選擇頻率特性曲線的菜單,

再輸入電壓U4并回車，計算機(jī)在一定頻率范圍內(nèi)計算網(wǎng)絡(luò)函數(shù)U4/Us之值，然后以圖形方式在屏幕上畫出振幅頻率特性曲線和相位頻率特性曲線，這里以字符方式給出波特圖，如下所示：第2頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

-----求網(wǎng)絡(luò)的頻率特性并畫曲線

-----W(rad/s)|U4/V1|(db)Min=-98.00dbMax=1.249db1.000E-024.349E-04|*1.778E-021.373E-03|*3.162E-024.341E-03|*5.623E-021.371E-02|*1.000E-014.321E-02|*1.778E-011.351E-01|*3.162E-014.096E-01|*5.623E-011.058E+00|*1.000E+000.000E+00|*1.778E+00-8.942E+00|*3.162E+00-1.959E+01|*5.623E+00-2.986E+01|*1.000E+01-3.996E+01|*1.778E+01-4.999E+01|*3.162E+01-6.000E+01|*5.623E+01-7.000E+01|*1.000E+02-8.000E+01|*1.778E+02-9.000E+01|*第3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

W(rad/s)相位-180-900+901801.000E-02-.573..*..1.778E-02-1.019..*..3.162E-02-1.813..*..5.623E-02-3.229..*..1.000E-01-5.768..*..1.778E-01-10.406..*|..3.162E-01-19.360..*|..5.623E-01-39.434..*|..1.000E+00-90.000.*|..1.778E+00-140.566.*.|..3.162E+00-160.640.*.|..5.623E+00-169.594.*.|..1.000E+01-174.232.*.|..1.778E+01-176.771*.|..3.162E+01-178.187*.|..5.623E+01-178.981*.|..1.000E+02-179.427*.|..1.778E+02-179.678*.|..從幅頻和相頻曲線可見,該電路具有低通濾波特性以及相位變化范圍為到。從曲線可以看出，當(dāng)

=1rad/s時，U4/US=0dB,即U4=US,且u4滯后于uS90

。第4頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月例12-12電路如圖12-27(a)所示，已知，

畫出電容電壓u4(t)的頻率特性曲線。圖12－27電路的頻率特性曲線第5頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月解:圖12－27(a)電路的數(shù)據(jù)文件如圖(b)所示,其中第二行

的第二個數(shù)據(jù)1E4表示頻率特性曲線的中心角頻率為

=104rad/s。運(yùn)行ACAP程序，選擇頻率特性曲線的菜單(代碼6),再輸入電壓U4并回車，計算機(jī)按照對數(shù)尺度在

=100rad/s到

=106rad/s頻率范圍內(nèi),計算電容電壓對電流源電流的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)U4/IS之值，然后以圖形方式在屏幕上畫出振幅頻率特性曲線和相位頻率特性曲線，這里以字符方式給出波特圖，如下所示：第6頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

-----求網(wǎng)絡(luò)的頻率特性并畫曲線

-----W(rad/s)|U4/I1|(db)Min=11.00dbMax=100.0db1.000E+022.301E+01|*1.778E+022.620E+01|*3.162E+023.042E+01|*5.623E+023.516E+01|*1.000E+034.013E+01|*1.778E+034.529E+01|*3.162E+035.092E+01|*5.623E+035.830E+01|*1.000E+041.000E+02|*1.778E+045.830E+01|*3.162E+045.092E+01|*5.623E+044.528E+01|*1.000E+054.009E+01|*1.778E+053.503E+01|*3.162E+053.001E+01|*5.623E+052.500E+01|*1.000E+062.000E+01|*1.778E+061.500E+01|*從幅頻曲線可見,該電路具有帶通濾波特性。第7頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

W(rad/s)相位-180-900+901801.000E+0244.994..|*..1.778E+0260.639..|*..3.162E+0272.433..|*..5.623E+0279.884..|*..1.000E+0384.232..|*..1.778E+0386.676..|*.3.162E+0387.987..|*.5.623E+0388.510..|*.1.000E+04-.573..*..1.778E+04-89.851.*|..3.162E+04-89.980.*|..5.623E+04-89.997.*|..1.000E+05-89.999.*|..1.778E+05-90.000.*|..3.162E+05-90.000.*|..5.623E+05-90.000.*|..1.000E+06-90.000.*|..1.778E+06-90.000.*|..從幅頻和相頻曲線可見,該電路具有帶通濾波特性以及相位變化范圍為到。第8頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月上面兩個例子中的頻率特性曲線是利用一般的正弦穩(wěn)態(tài)電路分析程序來繪制的，其方法是給出一個頻率的數(shù)值，利用程序計算出一個輸出，給出一系列頻率值，計算出一系列輸出，就可以繪制出一條曲線。這種方法的缺點是計算機(jī)要多次建立電路方程，并多次求解，花費(fèi)的時間比較多。第9頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月另外有一種更好的方法是先計算出網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的表達(dá)式，利用這個公式，給定一系列頻率值，只需要進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，就可得到一系列輸出來繪制頻率特性曲線。這種方法另外一個優(yōu)點是可以利用網(wǎng)絡(luò)函數(shù)表達(dá)式對網(wǎng)絡(luò)特性進(jìn)行更輸入的分析研究，缺點是必須利用能夠進(jìn)行符號運(yùn)算的電路分析程序。下面舉例說明如何利用動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析程序DNAP計算網(wǎng)絡(luò)函數(shù)和繪制頻率特性曲線。第10頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月例12-13電路如圖13-28(a)所示，已知，

計算網(wǎng)絡(luò)的固有頻率，網(wǎng)絡(luò)函數(shù)及其零點、

極點，并畫出相應(yīng)的頻率特性曲線。解：圖12-28(a)電路的數(shù)據(jù)文件,如圖(b)所示。運(yùn)行DNAP

程序，選擇計算網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的菜單，再輸入結(jié)點電壓

V2并回車，計算機(jī)屏幕上顯示以下計算結(jié)果：圖12－28網(wǎng)絡(luò)函數(shù)與頻率特性曲線第11頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

<<<網(wǎng)絡(luò)的自然頻率>>>

S1=-10.00rad/s

<<<--網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(S)-->>>

-1.00S-1.00V2/V1=---------------------------------1.00S-10.0

<<<--網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(S)的零點-->>>Z1=-1.000<<<--網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(S)的極點-->>>P1=-10.00第12頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

F(rad/s)|V2|(db)Min=-20.00dbMax=-1.7137E-04db1.000E-02-2.000E+01|*1.778E-02-2.000E+01|*3.162E-02-2.000E+01|*5.623E-02-1.999E+01|*1.000E-01-1.996E+01|*1.778E-01-1.987E+01|*3.162E-01-1.959E+01|*5.623E-01-1.882E+01|*1.000E+00-1.703E+01|*1.778E+00-1.394E+01|*3.162E+00-1.000E+01|*5.623E+00-6.058E+00|*1.000E+01-2.967E+00|*1.778E+01-1.180E+00|*3.162E+01-4.096E-01|*5.623E+01-1.338E-01|*1.000E+02-4.278E-02|*1.778E+02-1.357E-02|*3.162E+02-4.297E-03|*5.623E+02-1.359E-03|*1.000E+03-4.302E-04|*第13頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

F(rad/s)相位-180-900+901801.000E-02.516..*..1.778E-02.917..*..3.162E-021.630..*..5.623E-022.896..*..1.000E-015.138..*..1.778E-019.065..|*..3.162E-0115.737..|*..5.623E-0126.132..|*..1.000E+0039.289..|*..1.778E+0050.566..|*..3.162E+0054.903..|*..5.623E+0050.566..|*..1.000E+0139.289..|*..1.778E+0126.132..|*..3.162E+0115.737..|*..5.623E+019.065..|*..1.000E+025.138..*..1.778E+022.896..*..3.162E+021.630..*..5.623E+02.917..*..1.000E+03.516..*..第14頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月計算機(jī)得到的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為計算機(jī)得到的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)分子多項式的零點，即網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零點為Z1=-1rad/s；計算得到的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)分母多項式的零點，即網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的極點為P1=-10rad/s。從幅頻特性曲線可以看出，它的兩個轉(zhuǎn)折頻率與網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零極點密切相關(guān)，一個是在網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的零點Z1=-1rad/s附近，另一個轉(zhuǎn)折頻率在網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的極點(即網(wǎng)絡(luò)的固有頻率)P1=-10rad/s附近。第15頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月例12-14電路如圖12-29(a)所示，已知,

計算網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，并畫出相應(yīng)的頻率特

性曲線。圖12－29網(wǎng)絡(luò)函數(shù)與頻率特性曲線解：圖12-29(a)電路的數(shù)據(jù)文件,如圖(b)所示。運(yùn)行DNAP

程序，選擇計算網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的菜單，再輸入電壓U7并

回車，計算機(jī)屏幕上顯示以下計算結(jié)果：第16頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月<<<--網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(S)-->>>

1.000E-04SU7/V1=----------------------------------------------------1.000E-08S**2-2.000E-04S-1.00

式中S=j

，將它代入上式，注意到j(luò)2=-1，可以得到如下所示的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)：第17頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月這種計算可由計算機(jī)來完成，選擇開始角頻率為

=102rad/s來繪制的頻率特性曲線如下：在上式中代入不同的頻率就可以計算出相應(yīng)的輸出，例如

=104rad/s時第18頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

F(rad/s)|U7|(db)Min=-64.00dbMax=-6.021db1.000E+02-4.000E+01|*1.778E+02-3.500E+01|*3.162E+02-3.001E+01|*5.623E+02-2.503E+01|*1.000E+03-2.009E+01|*1.778E+03-1.527E+01|*3.162E+03-1.083E+01|*5.623E+03-7.387E+00|*1.000E+04-6.021E+00|*1.778E+04-7.387E+00|*3.162E+04-1.083E+01|*5.623E+04-1.527E+01|*1.000E+05-2.009E+01|*1.778E+05-2.503E+01|*3.162E+05-3.001E+01|*5.623E+05-3.500E+01|*1.000E+06-4.000E+01|*1.778E+06-4.500E+01|*3.162E+06-5.000E+01|*5.623E+06-5.500E+01|*1.000E+07-6.000E+01|*從幅頻曲線可見,該電路具有帶通濾波特性。第19頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

F(rad/s)相位-180-900+901801.000E+02-91.146.*.|..1.778E+02-92.038.*.|..3.162E+02-93.622.*.|..5.623E+02-96.437.*.|..1.000E+03-101.421.*.|..1.778E+03-110.167.*.|..3.162E+03-125.097.*.|..5.623E+03-148.702.*.|..1.000E+04-180.000*.|..1.778E+04148.702..|.*.3.162E+04125.097..|.*.5.623E+04110.167..|.*.1.000E+05101.421..|.*.1.778E+0596.437..|.*.3.162E+0593.622..|.*.5.623E+0592.038..|.*.1.000E+0691.146..|.*.1.778E+0690.644..|*.3.162E+0690.362..|*.5.623E+0690.204..|*.1.000E+0790.115..|*從幅頻和相頻曲線可見,該電路具有帶通濾波特性以及相位變化范圍為到。第20頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月下面舉例說明如何利用符號網(wǎng)絡(luò)分析程序SNAP來計算全符號和部分符號的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。例12-15電路與圖13-29(a)相同，利用符號網(wǎng)絡(luò)分析程序求

網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。圖12－30符號網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的計算第21頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月解：利用符號網(wǎng)絡(luò)分析程序SNAP可以計算出元件參數(shù)用

符號表示的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。圖12－30(a)電路的數(shù)據(jù)文件,

如圖(b)所示。運(yùn)行SNAP程序，對全部或部分符號賦

值，再選擇計算網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的菜單，輸入電壓U7并回

車，計算機(jī)屏幕上顯示以下計算結(jié)果。*****對符號賦值****

R=1.000E+03C=1.000E-07-----計算網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(S)------RSCU7/Us=---------------------------RRSCSC+2RSC+1

-.100E-03SU7/Us=---------------------------------------------.100E-07SS+.200E-03S+1.00第22頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二個式子是代入R、C數(shù)值后的計算結(jié)果，代入S=j

后的結(jié)果如下：第一個式子是全符號網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，式中S=j

，將它代入后可以得到以下結(jié)果：這個結(jié)果與用DNAP計算的結(jié)果完全相同。第23頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月例12-16電路與圖12-8(a)相同，利用符號網(wǎng)絡(luò)分析程序求

網(wǎng)絡(luò)函數(shù)