《电路分析》（第 3 版） 附录 A 计算机辅助电路分析 WDCAP程序使用说明.pdf

《电路分析》（第3 版） 附录A 计算机辅助电路分析 1 附录A 计算机辅助电路分析 电路的分析和设计都需要完成一定的数学运算工作。人们曾经使用计算尺和计算器来完 成一些数值计算，随着计算机和大规模集成电路的发展，现在已经广泛使用计算机来辅助电 路的分析和设计。计算机是一种智能的计算工具，不仅能用很短的时间完成大量的数学运算， 还能够自动建立电路方程，并将计算结果进行处理，用图形和动画形式表现出来。因此，在 学习电路理论课程时，有必要了解计算机分析电路的基本方法和使用计算机来辅助电路理论 课程的教学(CAI)工作。 本章首先说明如何用一组数据来表示一个电路，然后介绍如何建立和求解电路方程，然 后介绍作者编写的几个教学用计算机分析程序，这些程序代码很小，对计算机的要求很低， 使用简单方便，可以帮助您更好地掌握电路基本概念和基本理论，提高用计算机分析和解决 电路问题的能力。 §A－1 电路模型的矩阵表示方法 利用已有计算机程序辅助电路分析的基本方法是首先将电路模型的有关数据输入计算 机，再用人机对话的方式，告诉需要计算机作哪些分析计算工作，并将计算结果输出到屏幕 或打印机或文件中，如下所示。 电路模型 计算机 输出计算结果 指令 人们对计算结果进行分析研究后，可以对电路的结构和参数进行修改重新进行计算，直 到满意为止。利用计算机分析电路时，不需要考虑采用哪种分析方法和列写电路方程，也不 必花费很多时间去求解电路方程和检验计算结果是否正确。用计算机辅助电路分析，能够用 较少的时间分析更多更复杂的电路，可以用更多的精力和时间来对计算结果进行分析研究， 从而更好地掌握各种电路的特性以及电路的基本概念和基本理论。 分析电路时，必须知道组成电路的各元件的类型,参数,连接关系和支路参考方向等信息。 当我们用计算机分析电路时，需要将这些信息转换为一组数据，按照一定方式存放在一个矩 阵或表格中，供计算机建立电路方程时使用。例如图1(a)所示电路可以用图1(b)的一组数据 表示。 1 2 《电路分析》（第3 版） 附录A 计算机辅助电路分析 图A －1 电路的矩阵表示 矩阵中的每一行表示一条支路的有关信息，对于受控源，还要说明控制支路的编号。元 件类型用一个或两个大写英文字母表示，例如电压源，电流源，电阻和电导分别V 、I、R 、 G 表示，电压控制电压源(VCVS)用VV 表示。支路电压电流的关联参考方向规定为从开始 结点指向终止结点。各种元件参数均用主单位表示，即电压用伏特(V)，电流用安培(A)，电 阻用欧姆()，电导用西门子(S) 。 用计算机程序分析电路时，应根据电路图写出这些电路数据，在程序运行时，用键盘将 这些数据输入计算机，或者将这些数据先存入到某个数据文件(例如D.DAT)中，让计算机从 这个文件中自动读入这些数据。 下面介绍作者新近编写的四个通用电路分析程序，它们是直流电路分析程序WDCAP ， 正弦稳态分析程序WACAP ，动态网络分析程序WDNAP 和符号网络分析程序WSNAP ，可 以在WINDOWNS 7 和WINDOWNS 8 操作系统下工作。这几个程序根据电路课程的教学需 要设计，与教学过程密切结合，是学习电路理论十分有用的计算工具。 §A－2 直流电路分析程序WDCAP 直流电路分析程序WDCAP (DC Circuit Analysis Program)的基本结构如图A－2 所示。 程序运行时，从键盘或数据文件中读入电路数据和建立表格方程，再用高斯消去法求解方程 得到电压、电流和功率，最后输出计算结果。 图A －2 电路分析程序的结构 电路的有关数据可以从键盘输入或者从数据文件中读入, 供 WDCAP 程序使用的电路 数据文件的格式如下: 第一行: