2. Значение моделирования эс.

Целью моделирования ЭС является определение структуры схемы (взаимозависимостей между ее элементами) и параметров ее элементов (значения сопротивления резисторов и емкостей конденсаторов, параметры модели транзисторов и т. д.), которые удовлетворяли бы комплексу целевых электрических требований.

При этом следует учитывать возможные изменения напряжения питания, изменения t° и отклонения параметров, обусловленные технологическими факторами.

При проектировании желательно иметь возможность автоматически определить значения параметров элементов, которые позволили бы реализовать целевые характеристики для схемы, структура которой выбрана проектировщиком. Иначе говоря, желательно проводить оптимизацию параметров.

После того как схема разработана проектировщиком, необходимо провести проверку (верификацию). Она проводится с использованием модулирующей программы.

Структура схемы (связи между элементами)

Характеристики элементов

Средство моделирования

Хар-ки схемы

Рис. 1

Если характеристики не удовлетворяют предъявленным требованиям, то многократно модифицируют входные данные.

Именно так осуществляется проектирование ЭС при взаимодействии человека и машины.

3. Входные и выходные параметры моделирующей программы.

Входные и выходные параметры модулирующей программы.

Пример моделирования электрической системы.

VIN 10 PULSE (0 5 2нс 2нс 2hc 80), где

0 5 - напряжение соответствующее "О" или "1

2нс - время проходящее до нарастания фронта

2нс - время нарастания переднего фронта

2нс - время спада

80 - длительность импульса.

Модели основных электро- радио элементов.

1. для резистора:

при R-const и I изменяющаяся

U = R(i), где R меняется при изменении I

2. для индуктивности:

3. для емкости:

4. для транзистора:

5. Численные методы решений уравнений электронных схем.

5.1. Анализ характеристик линейных схем по постоянному и переменному току. Метод последовательного исключения Гаусса.

Правило Крамера.

Если в состав схемы в качестве структурных элементов входят только линейные сопротивления и источники питания, т. е. схема линейна, то уравнения схемы сводятся к системе уравнений 1 -го порядка

Иначе говоря, задача анализа характеристик линейной схемы по постоянному току сводится к решению системы линейных уравнений. Задача же анализа ее характеристик по переменному току предполагает описание таких ее элементов, как емкости и индуктивности при помощи дифференциального оператора и многократное решение линейных уравнений с комплексными числами (относительно ряда значений w). [Как будет показано ниже, анализ нелинейных схем и анализ переходных процессов предполагают многократное решение линейных уравнений, так что основная проблема состоит в том, каким образом эти уравнения можно решить наиболее эффективно].

Методы решения системы уравнений 1-го порядка делятся на прямые (методы последовательного исключения переменных) и косвенные (итерационные, при которых в качестве исходного значения берется первое приближенное решение). При решении уравнений электронных схем применяются именно прямые методы.

Рассмотрим пример составления уравнений цепи методом контурных токов. Данный метод основан на 2-ом законе Кирхгофа: алгебраическая сумма напряжений вдоль любого замкнутого контура равна нулю.