1、电路分析与模拟：原理、方法与应用

电路分析与模拟：原理、方法与应用

1. 电路模拟概述

电路模拟是一项极具吸引力和成就感的任务，对于学生而言，在编写电路模拟器的过程中，能更好地理解和学习电路理论与分析。电路模拟器主要由两部分构成：
- 原理图编辑器 ：用于生成绘制电路和互连的图形用户界面。
- 电路分析器 ：将电路转换为可进行数学计算的代码。

这两部分集成到一个名为电路模拟器的编译器中，编译器使用如 C 等计算机编程语言编写，并包含丰富的函数库，用户可执行诸如移动电路组件、旋转组件、从电路创建网表、进行特定模拟以及计算信号的时域平均值或电压增益传递函数的频域群延迟等操作。

为了展示电路图形用户界面的生成、将电路转换为可计算代码以及创建电路分析函数库，采用了像 MATLAB 这样通用的编译器。虽然图形用户界面的生成对创建电路模拟器很有趣且有帮助，但在学习电路理论和分析时并非必需，后续重点将放在创建电路模拟器第二部分所需的计算代码上，以分析电路并提取其特性。

2. 计算代码的通用性

在整个学习过程中，充分考虑了计算代码的通用性。例如，不要求学生手动计算不同滤波器的电压增益传递函数再用 MATLAB 绘制，而是使用克莱姆法则和应用于导纳矩阵的拉普拉斯展开式自动计算不同节点数和配置的电路的电压增益传递函数。这样，所采用的代码和方法可用于通用电路模拟器，而非特定任务的模拟。同时，还使用自定义模拟函数，如计算快速傅里叶变换和方程组的数值分析，而非依赖 MATLAB 现有的函数。

3. 电路分析方法

3.1 分析方法选择