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利用数学软件Maxima求解电路的传递函数

2021-10-30 21:23 作者:ic初学者  | 我要投稿

利用数学软件Maxima进行共源负反馈放大电路的传递函数求解,辅助电路设计和电路推导

Maxima是开源的数学符号计算软件,可以在官网下载Maxima - Downloads (sourceforge.io)),类似的数学软件还有Mathematica,这个是商业软件,需要购买。

Maxima官网下载:

https://maxima.sourceforge.io/download.html

Maxima是一个用于操作符号和数值表达式的系统,包括微分、积分、泰勒级数、拉普拉斯变换、常微分方程、线性方程组、多项式、集合、列表、向量、矩阵和张量。Maxima通过使用精确分数、任意精度整数和可变精度浮点数产生高精度的数值结果。Maxima可以绘制二维和三维函数和数据。

如下图是一种共源负反馈放大电路及其小信号等效电路。

共源负反馈放大电路传递函数求解.png

根据KCL和KVL列方程组

%5Cfrac%7BV_%7B1%7D%7D%7BR_%7BS%7D%7D%3D%5Cleft(V_%7Bi%20n%7D-V_%7B1%7D%5Cright)%20g_%7Bm%201%7D%2B%5Cfrac%7BV_%7Bo%20u%20t%7D-V_%7B1%7D%7D%7Br_%7Bo1%7D%7D

%5Cfrac%7BV_%7Bo%20u%20t%7D%7D%7BR_%7BD%7D%7D%2B%5Cfrac%7BV_%7B1%7D%7D%7BR_%7BS%7D%7D%3D0

通过手算可得

%5CRightarrow%20V_1%3D-%5Cfrac%7BR_S%20%7D%7BR_D%7DV_%7Bout%7D

所以

%5Cfrac%7BV_%7Bout%7D%7D%7BV_%7Bin%7D%7D%3D%5Cfrac%7Bg_%7Bm1%7Dr_%7Bo1%7DR_D%7D%7Bg_%7Bm1%7Dr_%7Bo1%7DR_S%2BR_S%2BR_D%2Br_%7Bo1%7D%7D


通过Maxima软件进行方程组求解,按快捷键shift+enter进行运算

共源负反馈放大电路传递函数求解.png

通过Maxima软件计算得到:
%5Cfrac%7BV_%7Bout%7D%7D%7BV_%7Bin%7D%7D%3D%5Cfrac%7BR_Dg_%7Bm1%7Dr_%7Bo1%7D%7D%7B(g_%7Bm1%7DR_S%2B1)r_%7Bo1%7D%2BR_S%2BR_D%7D


两者计算结果一致,因此可以使用这种方法来验证手算的正确性

T存储着两个未知数V1和Vout的计算结果,T[1][1]表示V1的结果表达式,T[1][2]表示Vout的结果表达式。

maxima电路函数求解结果T.png

电路图来自up主“请原谅我犯的错”的视频22、小信号练习1

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