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subplot(2,1,2),plot(ww,angle(H)), grid,xlabel('ww'),ylabel('angle(H)'); figure(2)
subplot(2,1,1),semilogx(ww,20*log10(abs(H))), grid,xlabel('ww'),ylabel('abs（H）'); subplot(2,1,2),semilogx(ww,angle(H)), grid,xlabel('ww'); ylabel('angle(H)')
结果为
A：线性频率特性
10.8angle(H)0.60.40.200.511.52ww2.533.540angle(H)-0.5-1-1.500.511.52ww2.533.54
B：对数频率特性
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10.8angle(H)0.60.40.200.511.52ww2.533.540angle(H)-0.5-1-1.500.511.52ww2.533.54
２频率响应：二阶低通电路
二阶低通函数的典型形式为Ｈ（ｊｗ）＝Ｕ２／Ｕ１＝Ｈ０＊Ｗｎ＊Ｗｎ／（ｓ＊ｓ＋Ｗｎ＊ｓ／Ｑ＋Ｗｎ＊Ｗｎ）
令H0=1，画出Q=1/3,1/2,1/√2,1,2,5的幅频相频响应，当Q=1/√2时，成为最平幅度特性，即在通带内其幅频特性最为平坦。 Matlab求解：
clear,format compact
for Q=[1/3,1/2,1/sqrt(2),1,2,5] ww=logspace(-1,1,50); H=1./(1+j*ww/Q+(j*ww).^2); figure(1)
subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H)),hold on subplot(2,1,2),plot(ww,angle(H)),hold on figure(2)
subplot(2,1,1),semilogx(ww,20*log10(abs(H))),hold on subplot(2,1,2),semilogx(ww,angle(H)),hold on end
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figure(1),subplot(2,1,1),grid,xlabel('w'),ylabel('abs(H)') subplot(2,1,2),grid,xlabel('w'),ylabel('angle(H))') figure(2),subplot(2,1,1),grid,xlabel('w'),ylabel('abs(H)') subplot(2,1,2),grid,xlabel('w'),ylabel('angle(H)')
仿真结果： A、线性频率响应
6abs(H)420012345w6789100-1angle(H))-2-3-4012345w678910
B、 对数频率响应
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200abs(H)-20-40-60-1100110w100-1angle(H)-2-3-4-1100110w10
3、频率响应：二阶带通电路
下图所示的互耦的串联和并联谐振电路，其频率响应函数为
Ｈ（ｊｗ）＝Ｈ０／（１＋ｊＱ＊（Ｗｎ／ｗ－ｗ／Ｗｎ）） Matlab求解：
clear,format compact H0=1;wn=1;
for Q=[5,10,20,50,100] w=logspace(-1,1,50);
H=H0./(1+j*Q*(w./wn-wn./w)); figure(1)
subplot(2,1,1),plot(w,abs(H)),grid,hold on ubplot(2,1,2),plot(w,angle(H)),grid,hold on figure(2)
subplot(2,1,1),semilogx(w,20*log10(abs(H))),grid,hold on subplot(2,1,2),semilogx(w,angle(H)),grid,hold on
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end
结果为：
10.80.60.40.20012345678910210-1-2012345678910
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MATLAB 电路仿真实验报告
姓名： 班级： 学号：
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目录
实验一直流电路（1） ............................................................................................................. 3 一、实验目的 ....................................................................................................................... 3 二、预习要求 ....................................................................................................................... 3 三、实验例题 ....................................................................................................................... 3 四、实验内容 ....................................................................................................................... 5 五、实验总结 ....................................................................................................................... 8 实验二直流电路（2） ............................................................................................................. 9 一、实验目的 ....................................................................................................................... 9 二、预习要求 ....................................................................................................................... 9 三、实验示例 ....................................................................................................................... 9 四、实验内容 ..................................................................................................................... 12 五、实验总结 ..................................................................................................................... 17 实验三、正弦稳态 ................................................................................................................. 18 二、预习要求 ..................................................................................................................... 18 三、实验示例 ..................................................................................................................... 18 四、实验内容 ..................................................................................................................... 23 实验四、交流分析和网络函数 ............................................................................................. 27 一、实验目的 ..................................................................................................................... 27 二、预习要求 ..................................................................................................................... 27 三、实验示例 ..................................................................................................................... 27 实验五、动态电路 ................................................................................................................. 31 一、实验目的 ..................................................................................................................... 31 二、预习要求 ..................................................................................................................... 31 三、实验示例 ..................................................................................................................... 31 四、实验内容 ..................................................................................................................... 36 五、实验总结 ..................................................................................................................... 44 实验六、频率响应 ................................................................................................................. 45 一、实验目的 ..................................................................................................................... 45 二、预习要求 ..................................................................................................................... 45 三．实验示例 ..................................................................................................................... 45 实验七 simulink仿真交流电路 ............................................ 53 一、实验目的 ..................................................................................................................... 53
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二、实验内容 ..................................................................................................................... 53
实验一 直流电路（1）
一、实验目的
1.加深对直流电路的节点电压法和网孔电流法的理解。 2.学习使用MATLAB的矩阵运算的方法。
二、预习要求
1.复习基尔霍夫KCL和KVL方程及直流电路的相关内容。 2.熟悉前面有关矩阵预算的内容。
三、实验例题
1.节点分析示例1.1
电路如下图所示，求节点电压V1，V2，V3。
20V110V240V3505Adc2Adc0
MATLAB求解：
Y = [ 0.15 -0.1 -0.05; -0.1 0.145 -0.025; -0.05 -0.025 0.075 ]; I = [ 5; 0; 2 ];
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fprintf('节点V1,V2和V3: \\n') v = inv(Y)*I
仿真结果：
节点V1,V2和V3: v =
404.2857 350.0000 412.8571
2、回路分析示例1.2
使用解析分析得到通过电阻RB的电流。另外，求10V电压源提供的功率。
1015RB10V530300
解：分析电路得到节点方程，根据节点方程得到矩阵方程，根据矩阵方程， MATLAB求解：
Z=[40,-10,-30; -10,30,-5; -30,-5,65]; V=[10,0,0]'; I=inv(Z)*vV; IRB=I(3)-I(2);
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fprintf('the current through R is %8.3f Amps \\n',IRB)
PS=I(1)*10;
fprintf('the power suppliedby10Vsourceis %8.4f watts\\n',PS) 仿真结果为：
the current through R is 0.037 Amps
the power supplied by 10V source is 4.7531 watts
四、实验内容
编写以下程序，并记录程序和结果，写出简单注释。
1.电阻电路的计算
如图，已知：R1=2，R2=6,R3=12,R4=8,R5=12,R6=4,R7=2，单位均为欧姆。
6842121210V(1) 如Us=10V求i3,u4,u7; (2) 如U4=4V求Us,i3,i7；
解：（1）解：
MATLAB求解：
Z = [20 -12 0; -12 32 -12;
0 -12 18];
V = [10 0 0]'; I = inv(Z)*V;
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2
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10.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.910.050-0.05-0.1-0.1500.10.20.30.40.50.60.70.80.91
5、 R=5
10.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.910.050-0.05-0.1-0.1500.10.20.30.40.50.60.70.80.91
6、 R=6
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10.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.910.10.050-0.05-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91
7、 R=7
10.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.910.10.050-0.05-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91
8、 R=8
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10.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.910.10.050-0.05-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91
9、 R=9
10.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.910.020-0.02-0.04-0.06-0.0800.10.20.30.40.50.60.70.80.9110、R=10
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15105000.10.20.30.40.50.60.70.80.910-0.5-1-1.5-2-2.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91
五、实验总结
1、熟悉并了解了MATLAB暂态电路的计算方法
2、通过MATLAB的仿真更加深刻理解了一阶二阶动态电路的基本工作状态。
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实验六、频率响应
一、实验目的
1.学习有关频率响应的相关概念 2.学习ＭＡＴＬＡＢ的频率计算
二、预习要求
1.频率响应函数（即正弦稳态网络函数）定义为输出相量与激励相量之比，即
Ｈ（ｊｗ）＝∣Ｈ（ｊｗ）∣ｅｘｐ（jθ（w））=Y/F.复习相关内容 2.用MATLAB中的abs（H）和angle（H）语句可直接计算幅频响应和相频响应，而且其图像的频率坐标（横坐标）可以是线性的，也可以是半对数的，这给计算和绘制特性和相频特性带来很大方便，了解相关函数的用法。
三．实验示例
1.一阶低通电路的频率响应
图示电路是一阶ＲＣ低通电路，若以Ｕｃ为响应，求频率响应函数，画出其幅频特性Ｈ（ｊｗ）和相频特性θ（ｗ）。
RV1/jWcV
解：MATLAB求解：
clear,format compact ww=0:0.2:4; H=1./(1+j*ww); figure(1)
subplot(2,1,1),plot(ww,abs(H)), grid,xlabel('ww'),ylabel('angle(H)');
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实验五、动态电路
一、实验目的
1. 学习动态电路的分析方法.
2. 学习动态电路的MATLAB的计算方法。
二、预习要求
3. 复习一阶、二阶动态电路的基本概念 4. 了解MATLAB动态电路的计算方法。
三、实验示例
1.一阶动态电路，三要素公式
电路如图所示，已知R1=3 Ohms, R2=12 Ohms, R3=6 Ohms, C=1F; Us=18V, is=3A, 在t<0时， 开关s位于“1”，电路已处于稳态。
（1） t=0时。开关s闭合到“2”，求Uc（t），iR2（t），并画出波形。 （2） 若经10s，开关s又复位到“1”，求Uc（t），iR2（t），并画出波形。
112SR13318R212R361
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解：Matlab求解：
仿真结果：clear all
R1=3;us=18;is=3;R2=12;R3=6;C=1; uc0=-12;ir20=uc0/R2;ir30=uc0/R3; ic0=is-ir20-ir30; ir2f=is*R3/(R2+R3); ir3f=is*R2/(R2+R3); ucf=ir2f*R2;icf=0;
t=[-2-eps,0-eps,0+eps,0:9,10-eps,10+eps,11:20] figure(1),plot(t),grid uc(1:3)=-12;ir2(1:3)=3; T=R2*R3/(R2+R3)*C;
uc(4:14)=ucf+(uc0-ucf)*exp(-t(4:14)/T); ir2(4:14)=ir2f+(ir20-ir2f)*exp(-t(4:14)/T); uc(15)=uc(14);ir2(15)=is; ucf2=-12;ir2f=is; T2=R1*R3/(R1+R3)*C;
uc(15:25)=ucf2+(uc(15)-ucf2)*exp(-(t(15:25)-t(15))/T2); ir2(15:25)=is; figure(2)
subplot(2,1,1);h1=plot(t,uc); grid,set(h1,'linewidth',2) subplot(2,1,2);h2=plot(t,ir2); grid,set(h2,'linewidth',2)
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20100-10-20-53210-1-50510152005101520
20151050-50510152025
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1. 二阶过阻尼电路的零输入响应
下图是典型的二阶动态电路，其零输入响应有过阻尼、临界阻尼。欠阻尼三种情况。
本例讨论过阻尼的情况，如已知L=0.5H，C=0.02F，R=12.5欧姆，初始值UC（0）=1v，iL（0）=0，求t》=0时的Uc（t）和IL（t）的零输入响应，并画出波形。
L12RC
解：Matlab求解： 方法一：
clear,format compact L=0.5;R=12.5;C=0.02; uc0=1;iL0=0;
alpha=R/2/L;wn=sqrt(1/(L*C)); p1=-alpha+sqrt(alpha^2-wn^2); p2=-alpha-sqrt(alpha^2-wn^2); dt=0.01;t=0:dt:1;
uc1=(p2*uc0-iL0/C)/(p2-p1)*exp(p1*t); uc2=-(p1*uc0-iL0/C)/(p2-p1)*exp(p2*t); iL1=p1*C*(p2*uc0-iL0/C)/(p2-p1)*exp(p1*t); iL2=-p2*C*(p1*uc0-iL0/C)/(p2-p1)*exp(p2*t);
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uc=uc1+uc2;iL=iL1+iL2;
subplot(2,1,1),plot(t,uc),grid subplot(2,1,2),plot(t,iL),grid
仿真结果：
10.80.60.40.2000.10.20.30.40.50.60.70.80.910-0.02-0.04-0.06-0.0800.10.20.30.40.50.60.70.80.91
方法二：
Matlab求解：
clear,format compact L=0.5;R=12.5;C=0.02; uc0=1;iL0=0;
alpha=R/2/L;wn=sqrt(1/(L*C)); p1=-alpha+sqrt(alpha^2-wn^2); p2=-alpha-sqrt(alpha^2-wn^2); dt=0.01;t=0:dt:1; num=[uc0,R/L*uc0+iL0/C]; den=[1,R/L,1/L/C]; [r,p,k]=residue(num,den);
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ucn=r(1)*exp(p(1)*t)+r(2)*exp(p(2)*t); iLn=C*diff(ucn)/dt; figure(1),subplot(2,1,1), plot(t,ucn),grid subplot(2,1,2)
plot(t(1:end-1),iLn),grid
仿真结果：
四、实验内容 1.正弦激励的一阶电路
如图所示，已知R2=2欧姆，C=0.5F，电容初始电压Uc（0）=4V，激励的正弦电压Us（t）=umcoswt，其中w=2 rad/s。当t=0时，开关s闭合，求电容电压的全响应，区分其暂态响应的稳态响应，并画出波形。
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RUsC
解：Matlab求解：
uc0=4;w=2;R=2;C=1; Zc=1/(j*w*C); dt=0.1;t=0:dt:10; us=6*cos(w*t);%è?Um=6 T=R*C;
ucf=us*Zc/(Zc+R); uc1=uc0*exp(-t/T); figure(1); subplot(3,1,1); h1=plot(t,ucf);
grid,set(h1,'linewidth',2) subplot(3,1,2); h2=plot(t,uc1);
grid,set(h2,'linewidth',2); uc=ucf+uc1; subplot(3,1,3); h3=plot(t,uc);
grid,set(h3,'linewidth',2)
仿真结果：
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2.二阶欠阻尼电路的零输入响应
如图所示的二阶电路，如L=0.5H，C=0.02F，初始值uc（0）=1v，IL=0，试研究及分别为1欧姆、2欧姆、…，10欧姆时，uc（t）和IL（t）的零输入响应，并画出波形。
解：Matlab求解： 1、R=1欧姆
clear,format compact L=0.5;R=1;C=0.02; uc0=1;iL0=0;
alpha=R/2/L;wn=sqrt(1/(L*C)); p1=-alpha+sqrt(alpha^2-wn^2); p2=-alpha-sqrt(alpha^2-wn^2); dt=0.01;t=0:dt:1; num=[uc0,R/L*uc0+iL0/C]; den=[1,R/L,1/L/C];
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[r,p,k]=residue(num,den);
ucn=r(1)*exp(p(1)*t)+r(2)*exp(p(2)*t); iLn=C*diff(ucn)/dt; figure(1),subplot(2,1,1), plot(t,ucn),grid subplot(2,1,2)
plot(t(1:end-1),iLn),grid
仿真结果如下：
2、R=2欧姆
代码同上，仿真结果如下图
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3、 R=3
10.50-0.500.10.20.30.40.50.60.70.80.910.050-0.05-0.1-0.1500.10.20.30.40.50.60.70.80.91
4、 R=4
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