32

Министерство Образования и Науки Украины

Государственное высшее учебное заведение

Донецкий национальный технический университет

Методические указания

к курсовой работе

по курсу “Моделирование электронных схем”

для студентов 8.05080202 - Электронные системы – ЕЛС

(Направление подготовки 0508 – „Электроника”)

и

для студентов 8.05080202 - Приборы и системы экологического|экологичного| мониторинга – НАП

(Направление подготовки 0508 – „Приборостроение”)

Утверждено

на заседании кафедры

электронная техника

Донецк

ДонНТУ 2011р|

УДК 658.5.011.56(071)

Методические указания к курсу “Моделирование электронных схем” / Составители доц. к.т.н. В.П.Тарасюк, к.т.н. Вовна А.В., асп. Р.И. Соломичев - Донецк: ДонНТУ, 2011р – 32с.

Приведена цель и методика выполнения курсовой работы, требования к оформлению и составлению отчета.

Составители: В.П. Тарасюк, доц|., к.т.н.

А.В. Вовна, доц|., к.т.н.

Р.И. Соломичев

Ответственный за выпуск: А.А. Зори, д.т.н., профессор

Рецензент: Н.В. Жукова, к.т.н., доцент

Введение

Проектирование электронных схем (или просто схемотехническое проектирование) сводится к решению группы задач синтеза и задач ана­лиза. При этом под структурным синтезом понимают создание (интуитивное или формализованное) какого-то варианта схемы, не обяза­тельно окончательного. В процессе проектирования синтез как задача мо­жет выполняться много раз, чередуясь с решением задач анализа. В задачу анализа входит изучение свойств схемы по заданной в результате синтеза ее структуре, характеру входящих в нее компонентов и их параметров.

Методы анализа и расчета электронных схем постоянно развиваются и совершенствуются. Причин этому несколько. Во-первых, стремительно усложняется сам предмет анализа за счет:

- качественного перерождения элементной базы (от ламп к транзис­торам, микросхемам, микропроцессорам, приборам функциональной электроники);

- возникновения новых принципов построения устройств по усилению, обработке электрических сигналов, преобразованию электрической энергии;

- расширения ассортимента приборов и схем с существенно нелинейными характеристиками (тиристоры, динисторы, однопереходные транзисторы, оптроны, лямбда-транзисторы, туннельные диоды, магнито- транзисторные элементы и пр.);

- внедрения новых дискретно-импульсных режимов работы электронных схем преобразования информации и электрической энергии.

Во-вторых, качественный скачок происходит в технических средствах анализа и расчета электронных схем (от логарифмической ли­нейки до микрокалькуляторов, микрокомпьютеров, персональных и уни­версальных ЭВМ), которые могут теперь производить не только числен­ные расчеты, но и решать сложные логические задачи.

В-третьих, повышаются требования к точности, масштабности и глубине анализа и расчета электронных схем, поскольку современная тех­нология производства (например, микросхем) исключает их эксперимен­тальную доводку, а требования к техническим и метрологическим пара­метрам электронных устройств постоянно растут.

В-четвертых, усложняется вид сигналов, воздействующих на схему за счет массового появления в их составе так называемых разрывных функций [1].

Цель анализа электронных схем состоит в получении наиболее пол­ной информации об их свойствах, выявлении соотношений между вход­ными и выходными параметрами, необходимыми для разработки алгоритмов расчета известных цепей и синтеза новых по заданным техничес­ким требованиям.

Задача анализа электронных схем включает построение адекватной математической модели электронной схемы, определение по этой модели заданных функций и параметров, построение частотных, временных и других характеристик. На этой основе проводится исследование ограниче­ний и предельных перспективных возможностей схемы по функциональ­ному преобразованию входных сигналов, достижимой точности преобра­зования или формирования заданной формы сигнала, а также осу­ществляется поиск путей совершенствования схем с целью расширения их функциональных возможностей, повышения точности, стабильности, быс­тродействия, устойчивости и т. д.

Глубокий и тщательный анализ схем позволяет провести их четкую классификацию по структурным особенностям, определяющим общие за­кономерности преобразования электрических сигналов и другие свойства, сформулировать рекомендации по оптимальному выбору вариантов схем определенного класса по заданным техническим требованиям на проектируемое устройство. Это, как известно, является первым и поэтому очень важным этапом проектирования электронных устройств, не поддающимся пока желаемой формализации.

Исторически развитие методологии анализа и расчета электронных схем шло по двум направлениям. Во-первых, это анализ линейных моделей на базе операционного исчисления. Методы анализа, развитые в рамках этого направления, не теряют своего значения и в настоящее время, обладая известным рядом достоинств. Во-вторых, это анализ нелинейных схем численными методами.