¿Cómo hacer un análisis de circuito usando Matlab?

Puede utilizar la caja de herramientas de Matlab Simulink Simpowersystem para realizar un análisis del circuito. Incluye componentes RLC, interruptores, máquinas eléctricas, etc. Puede crear su propio componente y modificar cualquier parámetro de los componentes de la biblioteca. Como puede combinar sus circuitos con cualquier bloque de Simulink, cualquier solucionador de Simulink o cualquier función de Matlab, esta herramienta es muy poderosa. No es necesario resolver las ecuaciones del circuito primero porque trabaja en el entorno Simulink. Originalmente está orientado para sistemas de energía, pero creo que puede usarlo para cualquier circuito electrónico.

Uso MATLAB bastante para el análisis de circuitos. A veces prefiero a las especias, otras veces prefiero las especias, depende de mi estado de ánimo y de mis requisitos.

Estos son los siguientes pasos:

• 1: toma la transformada de Laplace del circuito
• 2: obtener la función de transferencia
• 3: trazar / analizar usando las funciones de MATLAB. Bode, impulso, frecuencia y así sucesivamente.

La parte más complicada que encuentro es tomar la transformada de Laplace y derivar la ecuación de la función de transferencia.

Hay muchos ejemplos y libros de texto sobre cómo tomar un Laplace en Internet. Brevemente, el objetivo aquí es obtener la ecuación en forma de

$$ H (s) = \ dfrac {as ^ 2 + bs + c} {ds ^ 2 + es + f} $$

donde \ $ a \ $ a \ $ c \ $ es el numerador y \ $ d \ $ a \ $ f \ $ el denominador en el ejemplo que se presenta a continuación.

Para hacer esto, convierta todos sus elementos pasivos en impedancias complejas. Eso es

• C = 1 / sC
• R = R
• L = sL

A continuación, derive una ecuación para su circuito en forma de Vout / Vin.

Para un filtro de paso bajo simple en forma de:

Vin -------R-------------- Vout
               |
               C
               |
------------------------------

esto produciría:

\ $ \ dfrac {V_ {out}} {V_ {in}} = \ dfrac {sC} {R + sC} \ $

Escriba la ecuación anterior en forma de num y den para MATLAB:

num = [C 0];
den = [C R];

Luego, siga utilizando cualquier función de matlab que desee para analizar la función de transferencia (bode), el diagrama del polo cero, etc.

A continuación se muestra un ejemplo de filtro con el que estaba jugando recientemente y tratando de ajustar los valores:

R1 = 20e3;
C1 = 235e-9;
R2 = 2e3;
C2 = 22e-9;
num = [2*R2*C1 0];
den = [C1*R1*C2*R2*2 (2*C1*R1 + C2*2*R2) 2];
g = tf(num,den);
P = bodeoptions; % Set phase visiblity to off and frequency units to Hz in options
P.FreqUnits = 'Hz'; % Create plot with the options specified by P
bode(g,P);
%[num,den] = eqtflength(num,den);      % Make lengths equal
%[z,p,k] = tf2zp(num,den)          % Obtain zero-pole-gain form

Hace tiempo que uso scipy (un conjunto de herramientas numéricas para python) para hacer un análisis de circuitos. Y sí, eso típicamente implica resolver primero las ecuaciones del circuito a mano. Esto es útil sobre todo cuando se realizan análisis de tolerancia y análisis de sensibilidad en el circuito.

Hay un libro sobre el tema "Análisis de tolerancia de circuitos electrónicos que utiliza MATLAB" que proporciona algunos ejemplos de Cómo realizar el análisis típico en algunos circuitos comunes. No es realmente un reemplazo para algo como SPICE, pero es útil cuando se trata de diseñar para obtener un buen rendimiento de producción en todas las tolerancias de los componentes, o para tener en cuenta la deriva de los componentes a lo largo del tiempo y la temperatura.

para un circuito RLC simple con cualquier topología (serie y paralelo) podemos usar "rlcdemo". Es una buena guía para los filtros de análisis (LPF-HPF-BPF-BSF)

 rlcdemo
 Analyzing the Response of an RLC Circuit
 This demo shows how to use the Control System Toolbox(TM) functions
 to analyze the time and frequency responses of common RLC circuits
 as a function of their physical parameters.

Puede usar un programa creado en Matlab llamado SCAM (análisis del circuito simbólico en Matlab), y está aquí: enlace

El libro pdf de ejemplos de Spice y Matlab, enlace , un libro complementario de Introducción al análisis y modelado de circuitos lineales por Moura & Darwazeh, se ve muy bien para mis propósitos.