Matlab软件在电子线路进行模拟计算中的研究

张丽

摘 要

在现代化教学改革中计算机辅助教学作为一种新型的喜闻乐见的教学方法，因为形式新颖，方式灵活，适合大部分教学的需要。而计算机数值模拟的方法已经成为继实验研究和理论分析之外的另一强有效研究手段。在繁杂的电子线路教学中适当引入计算机数值方法，可以使枯燥复杂的数学公式转变为比较生动形象的立体的图像，也可以使物理知识更加直观浅显易懂，缩小了理论与实践的差距，使学生接受容易接受新知识，更提高了教学效果和学习效率。

【关键词】电子线路；MATLAB语言；图像处理

Matlab软件是美国mathwork公司二十世纪八十年代开发的，是一套高性能的大型科学计算和可视化软件，主要适用于数值分析、矩阵运算、图形显示和信号处理，应用范围涵盖了当今几乎所有的工业基础应用与科学应用研究领域。此软件的三大突出特点分别为：一、功能强大：一具有数值计算和符号计算、编程可视化以及文字和数学统一处理等功能；二、简单易学输入简洁，指令表达式基本与标准教科书的数学表达式基本一致；三、可扩展性强运算高效；一般具有自学能力的人，经过两个月以内的系统学习就可以掌握一般简单的程序语句，更高水平的人经过一年的应用于实践，就可以达到独立编程水平。此外，matlab软件可以很方便地把繁杂的计算过程凝聚成一个程序，从而把老师和学生从繁琐重复的计算中解脱出来，无疑是一种提高效率的革命。

1 Matlab简介

Matlab系统作为当今世界最流行的第四代计算机语言，在航空航天，物理学，通信，网络控制，图形图象处理，系统建模仿真，数据分析等不同的领域都有广泛的应用，极大地被自然科学，工程技术以及教育界所关注。Matlab创建于1984年，Mathwork公司现状总部设于Natick（内蒂克）、MA， 在英国、法国、西班牙、比荷卢（Benelux）等都设有办事处，且在全球21个国家驻有分销商；主要应用在科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，作为一种全面的简单的解决方案，很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。Matlab系统具有强大的可视化功能它方便的2d，3d绘图功能、强大的电影与程序动画制作、连续与离散数据的图形表现、面向图形对象的操作；Matlab系统具有良好的平台性可以与word有共享界面、与Fortran以及C++程序的接口；Matlab系统还具有良好的开放和可扩展性： C/C++数学库和图形库、自定义数据（面向对象编程）、建立独立可任意发布的外部应用、图形界面设计。

2 Matlab应用在电子线路

2.1 电路频率响应分析

2.2 电路暂态响应分析电路

在 t<0时，开关 K 位于“1”，电 路已处于稳态，t =0 时，开关 K 闭合到“2”，求 UC 和 IR2的响应，并画出它们的波形.

（1）建模 这是一个暂态分析过程.先要找到其初值和终 值. 当t=0_时，UC（ 0_）=-12V，IC（ 0 -）=0； 当 t = 0+时，因为电容器端电压不可能突变，仍有 UC（ 0+） =UC（ 0_）=-12V，R2 电阻的电流应等于电容电压除 以电阻，即 IR2（ 0+）=UC（ 0+） R2 =-1A 再分析终值.达到稳态后，电容中将无电流，电流 源的全部电流将在两个电阻之间分配，其端电压应相 同，它也就是电容上的终电压，结果应为 UCF =IS × （ R2//R3）=12V ，IR2F=1A. 瞬态响应由三要素法计算，如图2。

4 结论

将MATLAB软件应用到电子线路实验中是可行的。