在节点分析中求交流稳态值
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节点分析是计算电路中电压和电流分布的一种方法，包括在谐波/时变源的交流电路中。
设计人员可以使用与直流节点分析相同的技术，在交流电路的节点分析中找到稳态值。
这些结果与KCL和KVL计算的结果相当，但与SPICE的结果更相似。
你能在节点分析中找到这些电路的稳态值吗?
任何电路都很难用手分析，但一些简单的技术可以帮助您在创建设计时准确地看到电压和电流在不同电路中的分布情况。欧姆定律、KVL和KCL是工程师和科学家学习用于电路设计和评估的基本方法，但节点分析为设计人员提供了另一种方法来检查复杂电路中的电压和电流分布。不管你选择走哪条路，你都能得到同样的结果。
当研究具有时变源的交流系统时，您可能需要在节点分析中找到稳态值，特别是当您知道系统中将有瞬态响应时。要在节点分析中获得稳态值，可以使用在直流电路中发现的相同程序。下面是它在电路中的工作原理，以及如何将节点分析作为设计过程的一部分。
什么是节点分析?
节点分析涉及确定电路中每个点的电压和电流，其方式类似于在基尔霍夫定律。就像在KCL中一样，电路由多个节点组成，在系统的每个节点上计算电压和电流。建立这些问题的过程相当简单，其目标是推导出一个描述系统中电压和电流的线性方程组。
在电路中选择一个参考节点(通常作为地)
使用KCL写出进入/退出每个节点的电流
写出每个节点相对于参考节点的测量电压
解联立方程组，求出所有未知的电压和电流
定义电压
步骤3非常关键，因为它根据节点和参考节点(即系统中的最低地电位点)之间的电压差，以KVL计算电压降。然而，这使得节点分析比KVL更强大，因为它可以用于具有两个不同地电位的系统。要了解在系统中如何定义电压，请查看下面的示例。在这个电路中，有两个不同频率和2个阻抗的交流电压源。
双源交流电路的节点分析。
注意，在这个电路中，我们已经指定了阻抗值;对于电容阻抗或电感阻抗，当系统由不同频率的源驱动时，您将需要在频域而不是时域考虑问题。在上面的问题中，我们假设两个频率上的复阻抗是相同的。这种情况在具有宽带移相器、衰减器或其他无源结构的射频系统中是典型的。
这个问题就是在上面的电路图中求出B点和C点的电压和电流。请注意，由于所有电压测量都是差分测量，所以节点B和C的电压是相对于左侧交流电源下方的参考节点定义的。假设参考节点定义为0v，我们可以构造节点B和C的电压方程:
电压在两个节点显示在上面的例子。
如果系统中有两个以上的节点具有未知值，我们可以对每个节点上的未知电压/电流应用相同的过程。现在的问题是，在稳定状态下，求出上述方程中每个节点的电压。
在节点分析中寻找稳态值
在上面所示的问题中，由正弦源驱动的系统中每个节点的稳态电压也将是周期波形。在这种情况下，两个源的频率不同，产生的波形可能相当复杂，但它们仍然是周期性的。要确定节点分析中的稳态值，只需对VB和VC求解上述方程即可。最简单的方法是将上述方程组写成矩阵形式:
电压在两个节点显示在上面的例子。
要解这个方程，只要两边同时乘以系数矩阵的逆。现在您将得到节点B和C的电压。您将发现在节点B和C测量的波形是在节点a和d测量的源电压的相当复杂的叠加。现在可以通过使用确定每个阻抗中的电流欧姆定律。
利用节点分析进行设计
通常，您在特定节点或一组节点之间有电压/电流规范，并且需要找到产生特定电流所需的正确阻抗值。这将使用上面的过程进行节点分析，并反向运行它。你知道电压和电流，但你需要找到一个阻抗，产生正确的电压/电流与正确的相位关系相对于输入信号。
这是一个用节点分析(KVL)来解决的简单问题;它们都会产生相同的结果。这通常用于设计复杂电路中的分压器支脚，反馈回路和其他简单的电路。而不是有一个未知的电压，你将有一个已知的电压在两个节点，但在两个节点之间的阻抗未知。这就变成了用你为系统建立的方程组求解未知阻抗的问题。下面是上述电路的一个示例。
如果VB和VC已知，则通过求解上述方程组可以确定Z1和Z2。
另一种方法是在电路模拟器中使用参数扫描。这包括扫过一个电路元件的值范围，并计算相关电路元件中的电压/电流。这在直流分析中特别有用，因为您将使用电阻器和电压/电流值。
当你在设计你的电路时，你可以在节点分析中找到稳态值前端设计功能来自Cadence。的PSpice软件模拟器应用程序允许您创建和模拟电路，并且可以使用内置功能执行一系列分析。一旦你设计了你的电路，你可以捕获你的电路，并开始创建PCB布局。
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