Mathematica的电路网表分析
电路仿真常用于加工前的电子电路的检查和验证，其已被用于集成电路、微电子、以及电气网络等各个领域。电路仿真包含电路元件的数学模型、电路方程和网络的建立、求解方程的算法等几部分内容。电路仿真开始于二十世纪50年代，最早获广泛应用的仿真软件SPICE由美国加利福尼亚大学在开发完成，现在市场上常见的电路级仿真软件大部分是基于SPICE开发而成。这些仿真器基于数值运算，能够将电路仿真近似到很高的精度。然而，过多的数值运算隐藏了电路的物理实质。 M000220
设计中，需要一些体现电路功能的解析解来指导我们的设计。符号运算能够完成相应解析解的推导，其能够得到电路的精确解，同时得出的公式揭示了电路工作原理，在仿真方面有着特殊的意义。Mathematica有着较好的符号运算功能，能够进行初等数学，高等数学、工程数学等的各种数值计算和符号运算。本文基于Mathematica进行了符号符号仿真的前期探索，完成了利用Mathematica进行电路网表的分析提取。
关键词：Mathematica 电路 节点法
Commonly used in circuit simulation and verification checks before processing electronic circuits , which have been used in various fields of integrated circuits , microelectronics, and electrical networks. Mathematical model circuit simulation includes circuit elements , and establish a network of circuit equations , solving equations , several parts of the algorithm . Circuit simulation began in the 1950s , was the first widely used SPICE simulation software developed by the University of California in completed now common circuit-level simulation software on the market are mostly based on SPICE developed. These simulators based on numerical computation , circuit simulation can be approximated to a high precision. However, too much to hide the physical substance of numerical computation circuit .
In the design, some analytical solutions reflect the needs of the circuit function to guide our design. Symbolic computation can complete the corresponding analytical solution is derived , which can be the exact solution of the circuit, while the results of the formula reveals the circuit works , has a special significance in the simulation aspect . Mathematica has a good symbolic computation capabilities to carry out elementary mathematics , mathematics, engineering and mathematics in a variety of numerical and symbolic computation . Based on Mathematica conducted a preliminary exploration symbol symbolic simulation , completed an analysis of the use of Mathematica for circuit netlist extraction.
Key Words: Mathematica; Circuit; Node method
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
1. 绪论 1
2. 计算机辅助分析软件介绍 3
2.1Mathematica的历史及影响 3
2.2Mathematica的特点 3
2.3Mathematica的使用 4
3. 电路分析的方法 5
3.1 电路分析的基础知识 5
3.1.1 关联矩阵 5
3.1.2 KCL和KVL的矩阵形式 6
3.2节点分析法（NA） 6
3.3状态变量分析法 8
3.3.1状态及状态变量 8
3.3.2状态变量法的优势 8
3.3.3分析步骤 9
4.电路网表生成和分析 10
4.1 电路网表 11
4.1.1电路网表概念 11
4.1.2电路网表的生成 11
4.2 网表分析 12
4.2.1回路方程的建立 12
4.2.2状态变量方程 13
4.2.3建立状态方程的标准形式 13
4.2.4验证 14
参考文献 16
致谢 17
附录 18
1. 绪论 查看完整请+Q:351916072获取
电路分析就是将实际电路抽象成为电路模型，使用电路理论的一些基本原理对电路模型进行分析计算，计算出电路工作时的每个元器件的电压，电流和功率等等结果。
电路方程的建立方法也是多种多样的，每一种电路分析的方法都有着各自相应的使用条件以及优点，缺点，建立出的电路方程的规模也存在着很大的区别。有建立经典的电路方程的分析方法很多，如分支分析，节点分析法，状态变量法和回路分析法等。
然而随着计算机软硬件技术的快速发展，计算机技术已经在人们平时的生活和学习中得到了非常普遍的应用，让我们的生活和学习发生了日新月异的变化。原来的手工计算分析电路的手段已经不能满足人们在生产学习中的需求，也就促使了电路分析软件在电路分析和设计得到十分广泛的应用。它不仅是计算机使用的重要成长，而且也给电路分析与设计带来了新的活力，更将电路分析与设计推向了一个更高的阶段。随着电路理论的飞速地发展，使得电路的规模逐渐地向复杂化和大型化进行发展，所以现在对于复杂电路的分析和设计，尤其是大规模和超大规模集成电路的分析与设计，基本上都离不开计算机辅助设计技术。
我们在使用计算机辅助设计技术分析和设计电路时，但是计算机所能分析的只是数学方程式，所以我们必须将电路方程以数学矩阵形式表示出来，这样才可以有利于计算机的编程实现和分析，这是我们使用计算机软件来分析电路的根本。所以我们使用计算机分析电路时，需要先将原始的实体电路建立模型成为由各个支路组成的电路网络模型，然后运用恰当的分析方法将电路网络模型构建成相应的数学方程。这种分析电路模型的法主要有节点分析法、改进节点分析法、割集分析法和稀疏表格分析法，状态变量分析法等待五种方法。
2.1 Mathematica的历史及影响
Mathematica是一款先进的科学计算软件，很好地将图形系统、数值和符号计算、编程语言、文本系统、和与其他应用程序之间高级连接结合在一起。很多功能在相应领域内处于世界领先地位，直到2009年，它也是到现在为止科学界借助的最多的数学软件。Mathematica的发布宣告着现代科技计算技术时代的来临。Mathematica是当今世界上通用计算系统中最完善的科学计算体系。自从1988年美国wolfram研究公司研制出初版以来，Mathematica已经对怎么在科学研究和其它方面使用计算机产生了非常深远的影响。
人们总是说，Mathematica的问世是现代科学计算开始的标志。自从二十世纪六十年代以来，在代数、数值、图形和别的方面都有少数的软件包存在。但是，Mathematica的基本思想是用一个一致的和联贯的方式创造一个可以适用于多种科技计算领域的软件体系。实现这一点的最关键的地方就是发明了一种崭新的计算机符号语言。这种语言可以只用非常少量的基本元素就能制造出很广泛的事物，从而可以满足科技计算的复杂性和广泛性。这在人类文明发展史上还是首次出现。
在Mathematica第一版发布的时候，《纽约时报》曾经报道：“这个软件的重要性不能忽视”，随后《商业周刊》又将Mathematica评选为那年最关键的十大科技产品之一。在科学领域，Mathematica又被称为实践和智能的革新。
2.2 Mathematica的特点
(1)内容十分丰富,功能相当全面。而且Mathematica还能够进行初等数学，高等数学、
工程数学，金融数学等等的各种符号计算和数值运算。尤其是它的符号运算功能，给数学公式的推导带来非常大的便利。而且它还有有很强的绘图能力，能简便的画出各种各样优美的曲线和曲面，甚至能够进行动画设计。
(2)算法十分简明，编写程序效率高。Mathematica的算法规矩简明，语句简明。和别的高级计算机语言(例如C，Fortran语言)比较，Mathematica的语法规则和它的表达形式也更加符合数学运算的思维和表达形式。用Mathematica解决问题，可以通过比较简单的程序语句，就能够实现比较繁琐的计算与公式推导等等的任务。
(3)操作相对简单，运用简便。Mathematica的算法，语法学起来比较容易，运行起来也十分简单。人们既能够与Mathematica实行交互式的“对话”，逐一运行指令。还能够实现“批量处理”，把许多命令构成的程序，全部输入给Mathematica，实现给定的任务。
(4)和其它语言交互 。Mathematica与别的高级计算机语言，例如C，Fortran等等语言可以实现比较便捷的转换。我们也能够调用C或Fortran等的输出并变换为Mathematica的表达格式，还能够把Mathematica的输出格式变换成为C，Fortran等语言所要求的形式，乃至还能够将Mathematica的程序植人到C语言程序中，让Mathematica的运用变得更加灵活简单，又大大的加强了Mathematica的功能。
总而言之，在现代电路分析中，Mathematica正在用强大的科学分析计算的能力，帮助我们更加简洁，快速地处理各种各样的电路分析和设计难题。所以，我们必须跟上时代的潮流，学习先进科学的新技术，才能够更好地在工作和学习中获得成功。 查看完整请+Q:351916072获取
设计中，需要一些体现电路功能的解析解来指导我们的设计。符号运算能够完成相应解析解的推导，其能够得到电路的精确解，同时得出的公式揭示了电路工作原理，在仿真方面有着特殊的意义。Mathematica有着较好的符号运算功能，能够进行初等数学，高等数学、工程数学等的各种数值计算和符号运算。本文基于Mathematica进行了符号符号仿真的前期探索，完成了利用Mathematica进行电路网表的分析提取。
关键词：Mathematica 电路 节点法
Commonly used in circuit simulation and verification checks before processing electronic circuits , which have been used in various fields of integrated circuits , microelectronics, and electrical networks. Mathematical model circuit simulation includes circuit elements , and establish a network of circuit equations , solving equations , several parts of the algorithm . Circuit simulation began in the 1950s , was the first widely used SPICE simulation software developed by the University of California in completed now common circuit-level simulation software on the market are mostly based on SPICE developed. These simulators based on numerical computation , circuit simulation can be approximated to a high precision. However, too much to hide the physical substance of numerical computation circuit .
In the design, some analytical solutions reflect the needs of the circuit function to guide our design. Symbolic computation can complete the corresponding analytical solution is derived , which can be the exact solution of the circuit, while the results of the formula reveals the circuit works , has a special significance in the simulation aspect . Mathematica has a good symbolic computation capabilities to carry out elementary mathematics , mathematics, engineering and mathematics in a variety of numerical and symbolic computation . Based on Mathematica conducted a preliminary exploration symbol symbolic simulation , completed an analysis of the use of Mathematica for circuit netlist extraction.
Key Words: Mathematica; Circuit; Node method
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
1. 绪论 1
2. 计算机辅助分析软件介绍 3
2.1Mathematica的历史及影响 3
2.2Mathematica的特点 3
2.3Mathematica的使用 4
3. 电路分析的方法 5
3.1 电路分析的基础知识 5
3.1.1 关联矩阵 5
3.1.2 KCL和KVL的矩阵形式 6
3.2节点分析法（NA） 6
3.3状态变量分析法 8
3.3.1状态及状态变量 8
3.3.2状态变量法的优势 8
3.3.3分析步骤 9
4.电路网表生成和分析 10
4.1 电路网表 11
4.1.1电路网表概念 11
4.1.2电路网表的生成 11
4.2 网表分析 12
4.2.1回路方程的建立 12
4.2.2状态变量方程 13
4.2.3建立状态方程的标准形式 13
4.2.4验证 14
参考文献 16
致谢 17
附录 18
1. 绪论 查看完整请+Q:351916072获取
电路分析就是将实际电路抽象成为电路模型，使用电路理论的一些基本原理对电路模型进行分析计算，计算出电路工作时的每个元器件的电压，电流和功率等等结果。
电路方程的建立方法也是多种多样的，每一种电路分析的方法都有着各自相应的使用条件以及优点，缺点，建立出的电路方程的规模也存在着很大的区别。有建立经典的电路方程的分析方法很多，如分支分析，节点分析法，状态变量法和回路分析法等。
然而随着计算机软硬件技术的快速发展，计算机技术已经在人们平时的生活和学习中得到了非常普遍的应用，让我们的生活和学习发生了日新月异的变化。原来的手工计算分析电路的手段已经不能满足人们在生产学习中的需求，也就促使了电路分析软件在电路分析和设计得到十分广泛的应用。它不仅是计算机使用的重要成长，而且也给电路分析与设计带来了新的活力，更将电路分析与设计推向了一个更高的阶段。随着电路理论的飞速地发展，使得电路的规模逐渐地向复杂化和大型化进行发展，所以现在对于复杂电路的分析和设计，尤其是大规模和超大规模集成电路的分析与设计，基本上都离不开计算机辅助设计技术。
我们在使用计算机辅助设计技术分析和设计电路时，但是计算机所能分析的只是数学方程式，所以我们必须将电路方程以数学矩阵形式表示出来，这样才可以有利于计算机的编程实现和分析，这是我们使用计算机软件来分析电路的根本。所以我们使用计算机分析电路时，需要先将原始的实体电路建立模型成为由各个支路组成的电路网络模型，然后运用恰当的分析方法将电路网络模型构建成相应的数学方程。这种分析电路模型的法主要有节点分析法、改进节点分析法、割集分析法和稀疏表格分析法，状态变量分析法等待五种方法。
2.1 Mathematica的历史及影响
Mathematica是一款先进的科学计算软件，很好地将图形系统、数值和符号计算、编程语言、文本系统、和与其他应用程序之间高级连接结合在一起。很多功能在相应领域内处于世界领先地位，直到2009年，它也是到现在为止科学界借助的最多的数学软件。Mathematica的发布宣告着现代科技计算技术时代的来临。Mathematica是当今世界上通用计算系统中最完善的科学计算体系。自从1988年美国wolfram研究公司研制出初版以来，Mathematica已经对怎么在科学研究和其它方面使用计算机产生了非常深远的影响。
人们总是说，Mathematica的问世是现代科学计算开始的标志。自从二十世纪六十年代以来，在代数、数值、图形和别的方面都有少数的软件包存在。但是，Mathematica的基本思想是用一个一致的和联贯的方式创造一个可以适用于多种科技计算领域的软件体系。实现这一点的最关键的地方就是发明了一种崭新的计算机符号语言。这种语言可以只用非常少量的基本元素就能制造出很广泛的事物，从而可以满足科技计算的复杂性和广泛性。这在人类文明发展史上还是首次出现。
在Mathematica第一版发布的时候，《纽约时报》曾经报道：“这个软件的重要性不能忽视”，随后《商业周刊》又将Mathematica评选为那年最关键的十大科技产品之一。在科学领域，Mathematica又被称为实践和智能的革新。
2.2 Mathematica的特点
(1)内容十分丰富,功能相当全面。而且Mathematica还能够进行初等数学，高等数学、
工程数学，金融数学等等的各种符号计算和数值运算。尤其是它的符号运算功能，给数学公式的推导带来非常大的便利。而且它还有有很强的绘图能力，能简便的画出各种各样优美的曲线和曲面，甚至能够进行动画设计。
(2)算法十分简明，编写程序效率高。Mathematica的算法规矩简明，语句简明。和别的高级计算机语言(例如C，Fortran语言)比较，Mathematica的语法规则和它的表达形式也更加符合数学运算的思维和表达形式。用Mathematica解决问题，可以通过比较简单的程序语句，就能够实现比较繁琐的计算与公式推导等等的任务。
(3)操作相对简单，运用简便。Mathematica的算法，语法学起来比较容易，运行起来也十分简单。人们既能够与Mathematica实行交互式的“对话”，逐一运行指令。还能够实现“批量处理”，把许多命令构成的程序，全部输入给Mathematica，实现给定的任务。
(4)和其它语言交互 。Mathematica与别的高级计算机语言，例如C，Fortran等等语言可以实现比较便捷的转换。我们也能够调用C或Fortran等的输出并变换为Mathematica的表达格式，还能够把Mathematica的输出格式变换成为C，Fortran等语言所要求的形式，乃至还能够将Mathematica的程序植人到C语言程序中，让Mathematica的运用变得更加灵活简单，又大大的加强了Mathematica的功能。
总而言之，在现代电路分析中，Mathematica正在用强大的科学分析计算的能力，帮助我们更加简洁，快速地处理各种各样的电路分析和设计难题。所以，我们必须跟上时代的潮流，学习先进科学的新技术，才能够更好地在工作和学习中获得成功。 查看完整请+Q:351916072获取
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2445.html
