1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 田 佩 專業(yè)班級(jí)： 通信1201班 指導(dǎo)教師： 劉 新 華 工作單位：信息工程學(xué)院 題 目:RC串聯(lián)電路與RL并聯(lián)電路頻率響應(yīng)要求完成的主要任務(wù):1.利用MATLAB的強(qiáng)大圖形處理功能、符號(hào)運(yùn)算和數(shù)值運(yùn)算功能，實(shí)現(xiàn)RC與RL線性電路頻率響應(yīng)特性仿真波形。課程設(shè)計(jì)的目的：1理論目的 課程設(shè)計(jì)的目的之一是為了鞏固課堂理論學(xué)習(xí)，并能用所學(xué)理論知識(shí)正確分析線性電路處理的基本問題和解釋電路處理的基本現(xiàn)象。2實(shí)踐目的課程設(shè)計(jì)的目的之二是通過設(shè)計(jì)具體的電路掌握RC串聯(lián)電路與RL并聯(lián)電路處理的方法和步驟。時(shí)間安排：序號(hào)階段內(nèi)容所需時(shí)間1方案設(shè)計(jì)2天2軟件設(shè)計(jì)3天3系統(tǒng)調(diào)試2天4答辯1

2、天合 計(jì)8天指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽字： 年 月 日目錄摘 要IAbstrctII1 MATLAB簡(jiǎn)介11.1MATLAB基本功能介紹11.2MATLAB的相關(guān)應(yīng)用21.3MATLAB的特點(diǎn)介紹22 RC串聯(lián)與RL并聯(lián)電路的分析32.1 RC串聯(lián)電路分析32.2 RL并聯(lián)電路的分析43 程序設(shè)計(jì)53.1 RC串聯(lián)電路程序設(shè)計(jì)步驟53. 2 RL并聯(lián)電路程序設(shè)計(jì)63.3程序調(diào)試結(jié)果64結(jié)果分析104.1頻率響應(yīng)H1104.2頻率響應(yīng)H2104.3 頻率響應(yīng)H3114.4 頻率響應(yīng)H4115 心得體會(huì)116 參考文獻(xiàn)127附件：MATLAB程序12摘 要MATLAB是一種面

3、向科學(xué)和工程計(jì)算的語(yǔ)言，它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，具有編程效率高、調(diào)試手段豐富、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。將MATLAB軟件引入到電路分析中，大大提高了計(jì)算精度和工作效率，為電路分析提供了有效的輔助工具。本次課程設(shè)計(jì)基于MATLAB的強(qiáng)大圖形處理功能、符號(hào)運(yùn)算功能和數(shù)值計(jì)算，著重于對(duì)RC串聯(lián)與RL并聯(lián)電路的頻率響應(yīng)分析，能夠運(yùn)用相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、相關(guān)參變量求解、結(jié)果呈現(xiàn)與分析，從而對(duì)MATLAB軟件及其程序編寫更加熟悉。關(guān)鍵字：RC串聯(lián)電路 RL并聯(lián)電路 頻率響應(yīng)MATLABAbstrctMATLAB is a science and engineerin-oriented

4、 computing language,which set numerical analysis,matrix xomputing,graphics and signal processing in one,the program has a highly efficient means of debugging a rich,strong,and other characteristics of the expansion。It is an effective auxiliary circuit analysis tool. MATLAB is an indispensible auxili

5、ary tool for electronic engineers. This course design is based on MATLAB powerful graphics capabilities and numerical computation symbolic operation.It focuses on the frequency response of RC series circuit and parallel circuit .Training in the application of MATLAB in circuit analysis let us be abl

6、e to use relevant sortware to mathnatical modeling,solving the relevant parameters,present and analyze results.After the design ,we will achieve MATLAB sortware and be more familiar to its programming.Key word: RC series circuit parallel circuit frequency circuit MATLAB1MATLAB簡(jiǎn)介1.1MATLAB基本功能介紹MATLAB

7、是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。 MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

8、 MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連 接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN

9、，C+ ，JAVA的支持。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。 1.2MATLAB的相關(guān)應(yīng)用數(shù)值分析數(shù)值和符號(hào)計(jì)算工程與科學(xué)繪圖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真數(shù)字圖像處理技術(shù)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)MATLAB的應(yīng)用十分廣泛，包括信號(hào)和圖像處理，通訊，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及計(jì)算生物學(xué)等眾多領(lǐng)域。附加的工具箱擴(kuò)展了MATLAB環(huán)境，以解決這些領(lǐng)域的問題。1.3MATLAB的特點(diǎn)介紹1) 高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能，能使用戶從復(fù)雜的分析中解脫出來。2) 具有完備的圖形處理功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)

10、果和編程的可視化。3) 友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語(yǔ)言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握。4) 功能豐富的工具箱（信號(hào)處理工具箱，通信工具箱等），為用戶提供了大量方便的處理工具。2 RC串聯(lián)與RL并聯(lián)電路的分析2.1 RC串聯(lián)電路分析圖1 RC串聯(lián)電路如圖所示：分阻抗：ZR=R ZC= （1）總阻抗：Z=R+ （2）頻率響應(yīng)：H1=（3） H2=（4）則 H1=（5） H2=（6）因此：幅頻響應(yīng):=（7）=（8）相頻響應(yīng)：=arctan(CR)（9）=arctan()（10）這樣便可得到關(guān)于的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式，然后分別以,為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)繪制幅頻響應(yīng)，相頻響應(yīng)圖像，通過觀察圖象分析研究頻率響

11、應(yīng)特性。2.2 RL并聯(lián)電路的分析圖2 RL并聯(lián)電路L=2H; 設(shè)總電流為I ,電阻和電感的阻抗：=R=2=jL (11)I=I (12)I=I (13)頻率響應(yīng)：H3= (14) H4= (15)幅頻響應(yīng)：= (16)= (17)相頻特性：=arctan() (18)=arctan(-) (19)3 程序設(shè)計(jì)3.1 RC串聯(lián)電路程序設(shè)計(jì)步驟1 輸入R,C的值；2 列出H分母和分子的系數(shù)行列式；3 調(diào)用angel函數(shù)計(jì)算相頻特性；4 調(diào)用freq函數(shù)計(jì)算幅頻特性；5 調(diào)用plot函數(shù)畫出相應(yīng)曲線；6 最后輸出曲線，得出結(jié)果；3. 2 RL并聯(lián)電路程序設(shè)計(jì) 圖3 程序設(shè)計(jì)流程圖3.3程序調(diào)試結(jié)果

12、 圖4 頻率H1的響應(yīng) 圖5 頻率H2的響應(yīng) 圖6 頻率H3的響應(yīng)圖7 頻率H4的響應(yīng)4結(jié)果分析4.1頻率響應(yīng)H1 H1相頻曲線分析：由圖知 H1相頻特性是一條下降的曲線，說明相角隨頻率增加而減小，其總值小于0。當(dāng)趨近于0時(shí)，相角趨近于0，當(dāng)趨近于無窮時(shí)，相角趨近于負(fù)90. H1幅頻曲線分析：該曲線是一條下降的曲線，說明電壓傳輸系數(shù)的幅值隨的增加而減小，當(dāng)趨近于0時(shí)，幅值趨近于1，當(dāng)趨近于無窮時(shí)，幅值趨近于0。當(dāng)C越大，C上的電壓越大。顯示了電路的低通性。4.2頻率響應(yīng)H2 H2相頻曲線分析：由圖知 H2相頻曲線是一條下降的曲線，說明其相角隨頻率增加而減小，其值在0到90度之間。當(dāng)頻率趨近于0

13、時(shí)，相角趨近于90度。當(dāng)頻率趨近于無窮時(shí)，相角趨近于0。 H2幅頻曲線分析：該曲線是一條上升的曲線，說明電壓傳輸系數(shù)的幅值隨的增加而增大，當(dāng)頻率趨近于0時(shí)，幅值趨近于0，當(dāng)頻率趨近于無窮時(shí)，幅值趨近于1。4.3 頻率響應(yīng)H3H3相頻曲線分析：該曲線是一條下降的曲線，其相角隨頻率增加逐漸減小至0.H3幅頻曲線分析：該曲線是一條上升的曲線，其幅值隨頻率增加而趨近于1.4.4 頻率響應(yīng)H4H4相頻曲線分析：該曲線是一條下降的曲線，其相角隨頻率增加逐漸減小至0.H4幅頻曲線分析：該曲線是一條下降的曲線，當(dāng)頻率趨近于0時(shí)，其幅值趨近于1.5 心得體會(huì)通過對(duì)MATLAB的學(xué)習(xí)，我對(duì)這個(gè)軟件有了初步的認(rèn)識(shí)，

14、掌握了基本的一些操作，并學(xué)會(huì)了用它解決數(shù)學(xué)和電路上的一些問題。MATLAB的功能很強(qiáng)大，幾乎可以解決我們目前遇到的所有問題，我們可以自己編寫程序函數(shù)，來解決更多的問題。但以我們目前的能力，我們只能解決小部分問題。也只能利用MATLAB的小部分的資源。在以后的學(xué)習(xí)中我們還要繼續(xù)學(xué)習(xí)其相關(guān)知識(shí)。其語(yǔ)法比C語(yǔ)言的限制要少，更方便，更自由。關(guān)于繪圖也比較簡(jiǎn)便，幾條簡(jiǎn)單的語(yǔ)句就能做出各種不同的圖形，但在本課題只畫了二維曲線，因此還要繼續(xù)學(xué)習(xí)其他的作圖方法。因?yàn)镸ATLAB擁有太多的函數(shù)，想在短時(shí)間內(nèi)就掌握是很困難的，所以我更應(yīng)該多學(xué)習(xí)多練習(xí)，在使用的過程中加深對(duì)函數(shù)的理解，最好能夠記住，并掌握，這樣就可

15、以解決今后更多的問題。6 參考文獻(xiàn)1. 邱關(guān)源，羅先覺主編，電路，第五版，北京高等教育出版社，20062. 陳懷琛，吳大正，高西全主編，MATLAB及在電子信息課程中的應(yīng)用，第三版，北京電子工業(yè)出版社，20063. 楊高波，元波編著 精通Matlab7.0混合編程，北京電子工業(yè)出版社4. 陳懷琛主編 Matlab及其在理工課程中的應(yīng)用指南，西安電子科技大學(xué)出版社，20005. 李瀚蓀主編 電路分析基礎(chǔ) 高等教育出版社，20007附件：MATLAB程序頻率響應(yīng)H1的源程序r=2;c=0.5;fz=1;fm=r*c 1;w=0:0.01:25;g=freqs(fz,fm,w);x=angle(g)

16、;y=abs(g);subplot(2,1,1);plot(w,x*180/pi);xlabel('角頻率');ylabel('角度');grid;subplot(2,1,2);plot(w,y);xlable('角頻率');ylabel('abs(h)');grid;頻率響應(yīng)H2的源程序r=2;c=0.5;fz=r*c 0;fm=r*c 1;w=0:0.01:25;g=freqs(fz,fm,w);x=angle(g);y=abs(g);subplot(2,1,1);plot(w,x*180/pi);xlabel(角頻率

17、0;)；ylabel(角度´);grid;subplot(2,1,2);plo(w,y);xlable(角頻率´)；ylabel(abs(h)´);grid;H3和H4的頻率響應(yīng)的源程序clear,format compact R=2; L=2; w=0:0.00001:50; w0 =R./L; wt=w./w0; H3jw=1./ (1+w0./(j.*w); H4jw=1./ (1+(j.*w)./ w0); figure(1) subplot(2, 1, 1),plot( wt,abs(H3jw) grid, xlabel('w./w0'), ylabel(' abs3(H)'); subplot(2, 1, 2),semilogx( wt, angle(H3jw) grid, xlabel('w./w0'), ylabel(' angle3(H)');