电路计算机辅助分析

随着电工科学技术的迅猛发展，电路计算机辅助分析技术成为电路分析和设计的必要手段，以此为重要基础的电子设计自动化（EDA）技术已成为一门独立而重要的学科，被广泛应用于电路的设计和仿真、版图设计、印制电路板设计和可编程逻辑器件编程等各项工作中，因此，掌握电路计算机辅助分析的基本理论、分析方法及常用分析软件是电气类和电子信息类专业学生和工程技术人员职业发展的技能。
电路计算机辅助分析涉及电路理论、*化方法、计算数学和计算机程序设计与软件工程等学科，各种电路分析软件的内核均基于电路计算机辅助分析。本书的体系是作者经过长期教学实践而形成的，内容编排上将经典电路理论与现代电路分析方法相结合，突出求新与求实的风格，力求反映出电路计算机辅助分析领域的新技术、新成果，努力做到学科先进性和教学适用性的和谐统一。全书分为四个模块，即经典电路理论、电路方程的求解方法、电路计算机辅助分析实例及电路计算机辅助分析软件。经典电路理论模块包括电路计算机辅助分析概论、网络图论、常用电路系统化分析方法等；电路方程的求解方法包括线性代数方程组、复代数方程组、一阶微分方程及一阶微分方程组的求解方法和常用程序代码等；电路计算机辅助分析实例模块是作者编写的电路计算机辅助分析系统，能完成线性直流电路、正弦稳态电路、线性电路瞬态分析及非线性电阻电路分析等，该模块中各实例均给出了具体的编程思路和实现方法；电路计算机辅助分析软件模块包括基于MATLAB 2018和基于Multisim 14的电路计算机分析方法，还给出了基于MATLAB GUI的电路计算机辅助分析及仿真系统编写思路和方法；每一章都附有配套习题。
本书分为7章，由李岩、刘陵顺、王成刚担任主编，刘迪、杨帆、杨玫担任副主编。其中第1章和第3章由李岩编写，第2章由王成刚编写，第4章由杨玫编写，第5章由刘陵顺和葛宝川编写，第6章由刘迪和杨莉莉编写，第7章由杨帆编写，全书由李建海、王晶担任主审。
在本书的编写过程中，参考了一些优秀教材和参考资料，在此表示感谢！本书得到了海军重点建设课程项目的资助，在此一并表示感谢！
由于编者水平有限，编写时间仓促，难免存在疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。

本书是根据电路计算机辅助分析课程的教学基本要求和实际需要编写的。全书分为四个模块，即经典电路理论、电路方程的求解方法、电路计算机辅助分析实例及常用的电路计算机辅助分析软件。本书将经典电路理论与现代电路分析方法相结合，突出求新与求实的风格，力求体现电路计算机辅助分析领域的新技术和新成果，做到学科先进性和教学适用性的和谐统一。本书可作为电气类和电子信息类本科生教材，也可作为相关专业工程技术人员的参考书。

李岩，女，海军航空大学硕士研究生导师，本科毕业于山东纺织工学院工业电气自动化专业，硕士毕业于南京航空航天大学电力电子技术。曾经编写过本科生教材《电路计算机辅助分析》等。

目 录 
第1章 电路计算机辅助分析概论 （1） 
1.1 电路计算机辅助分析的特点和作用 （1） 
1.1.1 传统的电路设计过程 （1） 
1.1.2 电路计算机辅助分析 （1） 
1.1.3 电路计算机辅助设计 （1） 
1.1.4 电子设计自动化 （2） 
1.2 电路计算机辅助分析的一般步骤 （2） 
1.3 电路计算机辅助分析研究的主要内容 （3） 
1.4 电路计算机辅助分析课程的主要内容 （3） 
习题 （5） 
第2章 电路计算机辅助分析理论基础 （6） 
2.1 图论基础 （6） 
2.2 电路的图 （7） 
2.2.1 电路的图概述 （7） 
2.2.2 有向图与无向图 （7） 
2.2.3 连通图和非连通图 （8） 
2.2.4 子图 （8） 
2.2.5 路径和回路 （8） 
2.2.6 树 （9） 
2.2.7 单连支回路（基本回路） （10） 
2.2.8 平面图与非平面图 （10） 
2.2.9 割集 （11） 
2.2.10 单树支割集（基本割集） （11） 
2.3 关联矩阵与基尔霍夫定律 （12） 
2.3.1 关联矩阵 （12） 
2.3.2 关联矩阵表示的基尔霍夫定律 （14） 
2.4 回路矩阵与基尔霍夫定律 （14） 
2.4.1 回路矩阵 （15） 
2.4.2 回路矩阵表示的基尔霍夫定律 （16） 
2.5 割集矩阵与基尔霍夫定律 （16） 
2.5.1 割集矩阵 （16） 
2.5.2 割集矩阵表示的基尔霍夫定律 （17） 
2.6 标准支路相量形式的VCR方程 （18） 
2.6.1 基本形式的标准支路 （19） 
2.6.2 含耦合电感的标准支路 （19） 
2.6.3 含有受控电流源的标准支路 （20） 
2.6.4 含有受控电压源的标准支路 （21） 
2.7 无伴电源的转移 （22） 
2.7.1 电压源转移 （22） 
2.7.2 电流源转移 （23） 
习题 （23） 
第3章　电路计算机辅助分析方法 （26） 
3.1 结点电压分析法 （26） 
3.1.1 拓扑法列写结点电压方程 （26） 
3.1.2 直接法列写结点电压方程 （30） 
3.1.3 改进的结点电压法 （34） 
3.2 回路电流分析法 （38） 
3.2.1 建立回路电流方程的理论依据 （38） 
3.2.2 建立回路电流方程的一般步骤 （39） 
3.3 割集电压分析法 （42） 
3.3.1 割集电压 （42） 
3.3.2 建立割集电压方程的理论依据 （42） 
3.3.3 建立割集电压方程的一般步骤 （42） 
3.4 状态变量法 （43） 
3.4.1 基本概念 （44） 
3.4.2 直观法列写状态方程 （45） 
3.4.3 拓扑法列写状态方程 （47） 
3.4.4 叠加法列写状态方程 （50） 
习题 （51） 
第4章 电路方程的数值计算方法 （54） 
4.1 线性方程组的求解 （54） 
4.1.1 线性方程组的直接法 （54） 
4.1.2 线性方程组的迭代法 （65） 
4.1.3 MATLAB求解线性方程组 （67） 
4.2 一阶常微分方程的数值求解 （69） 
4.2.1 简单数值解法 （69） 
4.2.2 龙格-库塔法 （72） 
4.2.3 MATLAB求解常微分方程 （78） 
习题 （79） 
第5章　电路计算机辅助分析实例 （81） 
5.1 直流电阻电路分析实例 （81） 
5.1.1 基于拓扑法的结点电压分析实例 （81） 
5.1.2 基于直接法的结点电压分析实例 （93） 
5.2 动态电路的瞬态分析实例 （100） 
5.2.1 混合方程组的计算机求取过程 （100） 
5.2.2 受控源对混合变量方程组的影响 （102） 
5.2.3 程序设计 （104） 
习题 （114） 
第6章 基于MATLAB的电路计算机辅助分析 （116） 
6.1　应用MATLAB编程法辅助分析电路 （116） 
6.1.1　MATLAB的特点及应用方法 （116） 
6.1.2　直流电路分析 （120） 
6.1.3 暂态电路分析 （121） 
6.1.4　正弦交流电路分析 （127） 
6.2　应用MATLAB\Simulink辅助分析电路 （131） 
6.2.1　Simulink应用基础 （132） 
6.2.2　电路分析常用的元件库 （135） 
6.2.3　基于MATLAB\Simulink电路仿真实例 （137） 
6.3　应用MATLAB\GUI辅助分析电路 （141） 
6.3.1　MATLAB\GUI简介 （141） 
6.3.2　MATLAB\GUI应用方法 （141） 
6.3.3　基于MATLAB\GUI电路计算分析平台 （145） 
6.3.4　基于MATLAB\GUI电路仿真分析平台 （149） 
习题 （152） 
第7章 基于Multisim的电路计算机辅助分析与设计 （154） 
7.1 Multisim 14 操作使用方法 （154） 
7.1.1　Multisim 14基本操作 （154） 
7.1.2　Multisim 14仪器仪表库 （158） 
7.1.3　Multisim 14元件库 （160） 
7.2 Multisim 14电路仿真方法 （165） 
7.2.1　Multisim 14的仿真功能 （165） 
7.2.2　Multisim 14电路仿真实例 （165） 
7.3 基于Multisim 14的电路计算机辅助分析 （167） 
7.3.1　直流电阻电路分析 （167） 
7.3.2　动态电路分析 （171） 
7.3.3　交流电路分析 （175） 
7.3.4　含有运算放大器电路分析 （180） 
习题 （183）

该教材的编写目标是思路清晰、通俗易懂、知识点精炼、体系完整；教材各章取材合理，难度适宜，具有基础性和应用性，注重培养学员分析计算和归纳创新能力，同时注重培养学员的工程实践能力。