课程设计RC串联电路与RL并联电路频率响应

1、课程设计任务书学生姓名： 田 佩 专业班级： 通信1201班 指导教师： 刘 新 华 工作单位：信息工程学院 题 目:RC串联电路与RL并联电路频率响应要求完成的主要任务:1.利用MATLAB的强大图形处理功能、符号运算和数值运算功能，实现RC与RL线性电路频率响应特性仿真波形。课程设计的目的：1理论目的 课程设计的目的之一是为了巩固课堂理论学习，并能用所学理论知识正确分析线性电路处理的基本问题和解释电路处理的基本现象。2实践目的课程设计的目的之二是通过设计具体的电路掌握RC串联电路与RL并联电路处理的方法和步骤。时间安排：序号阶段内容所需时间1方案设计2天2软件设计3天3系统调试2天4答辩1

2、天合 计8天指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签字： 年 月 日目录摘 要IAbstrctII1 MATLAB简介11.1MATLAB基本功能介绍11.2MATLAB的相关应用21.3MATLAB的特点介绍22 RC串联与RL并联电路的分析32.1 RC串联电路分析32.2 RL并联电路的分析43 程序设计53.1 RC串联电路程序设计步骤53. 2 RL并联电路程序设计63.3程序调试结果64结果分析104.1频率响应H1104.2频率响应H2104.3 频率响应H3114.4 频率响应H4115 心得体会116 参考文献127附件：MATLAB程序12摘 要MATLAB是一种面

3、向科学和工程计算的语言，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，具有编程效率高、调试手段丰富、扩展能力强等特点。将MATLAB软件引入到电路分析中，大大提高了计算精度和工作效率，为电路分析提供了有效的辅助工具。本次课程设计基于MATLAB的强大图形处理功能、符号运算功能和数值计算，着重于对RC串联与RL并联电路的频率响应分析，能够运用相关软件进行数学建模、相关参变量求解、结果呈现与分析，从而对MATLAB软件及其程序编写更加熟悉。关键字：RC串联电路 RL并联电路 频率响应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简介1.1MATLAB基本功能介绍MATLAB

7、是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、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，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在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。

8、 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连 接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN

9、，C+ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。 1.2MATLAB的相关应用数值分析数值和符号计算工程与科学绘图控制系统的设计与仿真数字图像处理技术数字信号处理技术MATLAB的应用十分广泛，包括信号和图像处理，通讯，控制系统设计以及计算生物学等众多领域。附加的工具箱扩展了MATLAB环境，以解决这些领域的问题。1.3MATLAB的特点介绍1) 高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从复杂的分析中解脱出来。2) 具有完备的图形处理功能，实现计算结

10、果和编程的可视化。3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握。4) 功能丰富的工具箱（信号处理工具箱，通信工具箱等），为用户提供了大量方便的处理工具。2 RC串联与RL并联电路的分析2.1 RC串联电路分析图1 RC串联电路如图所示：分阻抗：ZR=R ZC= （1）总阻抗：Z=R+ （2）频率响应：H1=（3） H2=（4）则 H1=（5） H2=（6）因此：幅频响应:=（7）=（8）相频响应：=arctan(CR)（9）=arctan()（10）这样便可得到关于的函数关系表达式，然后分别以,为纵坐标，以为横坐标绘制幅频响应，相频响应图像，通过观察图象分析研究频率响

11、应特性。2.2 RL并联电路的分析图2 RL并联电路L=2H; 设总电流为I ,电阻和电感的阻抗：=R=2=jL (11)I=I (12)I=I (13)频率响应：H3= (14) H4= (15)幅频响应：= (16)= (17)相频特性：=arctan() (18)=arctan(-) (19)3 程序设计3.1 RC串联电路程序设计步骤1 输入R,C的值；2 列出H分母和分子的系数行列式；3 调用angel函数计算相频特性；4 调用freq函数计算幅频特性；5 调用plot函数画出相应曲线；6 最后输出曲线，得出结果；3. 2 RL并联电路程序设计 图3 程序设计流程图3.3程序调试结果

12、 图4 频率H1的响应 图5 频率H2的响应 图6 频率H3的响应图7 频率H4的响应4结果分析4.1频率响应H1 H1相频曲线分析：由图知 H1相频特性是一条下降的曲线，说明相角随频率增加而减小，其总值小于0。当趋近于0时，相角趋近于0，当趋近于无穷时，相角趋近于负90. H1幅频曲线分析：该曲线是一条下降的曲线，说明电压传输系数的幅值随的增加而减小，当趋近于0时，幅值趋近于1，当趋近于无穷时，幅值趋近于0。当C越大，C上的电压越大。显示了电路的低通性。4.2频率响应H2 H2相频曲线分析：由图知 H2相频曲线是一条下降的曲线，说明其相角随频率增加而减小，其值在0到90度之间。当频率趋近于0

13、时，相角趋近于90度。当频率趋近于无穷时，相角趋近于0。 H2幅频曲线分析：该曲线是一条上升的曲线，说明电压传输系数的幅值随的增加而增大，当频率趋近于0时，幅值趋近于0，当频率趋近于无穷时，幅值趋近于1。4.3 频率响应H3H3相频曲线分析：该曲线是一条下降的曲线，其相角随频率增加逐渐减小至0.H3幅频曲线分析：该曲线是一条上升的曲线，其幅值随频率增加而趋近于1.4.4 频率响应H4H4相频曲线分析：该曲线是一条下降的曲线，其相角随频率增加逐渐减小至0.H4幅频曲线分析：该曲线是一条下降的曲线，当频率趋近于0时，其幅值趋近于1.5 心得体会通过对MATLAB的学习，我对这个软件有了初步的认识，

14、掌握了基本的一些操作，并学会了用它解决数学和电路上的一些问题。MATLAB的功能很强大，几乎可以解决我们目前遇到的所有问题，我们可以自己编写程序函数，来解决更多的问题。但以我们目前的能力，我们只能解决小部分问题。也只能利用MATLAB的小部分的资源。在以后的学习中我们还要继续学习其相关知识。其语法比C语言的限制要少，更方便，更自由。关于绘图也比较简便，几条简单的语句就能做出各种不同的图形，但在本课题只画了二维曲线，因此还要继续学习其他的作图方法。因为MATLAB拥有太多的函数，想在短时间内就掌握是很困难的，所以我更应该多学习多练习，在使用的过程中加深对函数的理解，最好能够记住，并掌握，这样就可

15、以解决今后更多的问题。6 参考文献1. 邱关源，罗先觉主编，电路，第五版，北京高等教育出版社，20062. 陈怀琛，吴大正，高西全主编，MATLAB及在电子信息课程中的应用，第三版，北京电子工业出版社，20063. 杨高波，元波编著 精通Matlab7.0混合编程，北京电子工业出版社4. 陈怀琛主编 Matlab及其在理工课程中的应用指南，西安电子科技大学出版社，20005. 李瀚荪主编 电路分析基础 高等教育出版社，20007附件：MATLAB程序频率响应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('角频率');ylabel('角度');grid;subplot(2,1,2);plot(w,y);xlable('角频率');ylabel('abs(h)');grid;频率响应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(角频率

17、0;)；ylabel(角度´);grid;subplot(2,1,2);plo(w,y);xlable(角频率´)；ylabel(abs(h)´);grid;H3和H4的频率响应的源程序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)');