2.1. Составление файла rlc.Dat

Файл данных RLC.DAT предназначен для описания заданного варианта пассивной линейной электрической схемы, а также диапазона частот, в пределах которого анализируется АЧХ.

Файл данных составляется так же, как и программный файл, используется любой текстовый процессор. Для открытия нового файла в Norton COMMANDER используют команду Shift-F4. Строки файла данных записываются, начиная с первой позиции строки.

В первой строке записываются значения нижней и верхней частот рабочего диапазона в герцах (Гц). Значения разделяются между собой запятой. Далее записываются компоненты схемы. Для описания компонентов предварительно должны быть пронумерованы узлы схемы (в схеме должно быть не более 9 узлов). При этом базисный узел нумеруется нулем, входной узел - единицей, выходной - должен иметь максимальный номер. Запись строки, описывающей компонент, ведется в следующем порядке:

1. тип компонента (символьная константа; R - сопротивление, С - емкость, L - индуктивность);

2. номинальное значение компонента- вещественная константа;

3. номер одного из узлов, к которому подключен компонент (целая константа);

4. номер другого узла;

5. положительный процент отклонения данного компонента от номинала (вещественная величина);

6. отрицательный процент отклонения данного компонента от номинала (вещественная величина);

Элементы строки должны быть разделены запятыми.

Количество компонентов в схеме ограничивается числом 15. На рис.1 показана схема простейшего фильтра нижних частот. Допустим, что необходимо провести анализ данной схемы в диапазоне частот от f_Н = 3 кГц до f_В = 50 кГц; параметры схемы: R_Г = -R_Н = 60 Ом + 10 % - 7,5%; С = 1250 нФ + 12% - 8 %; L = 124 мкГн + 5,6% - 8,4%.

Рис. 1

В этом случае файл данных записывается следующим способом:

3000. ,50000.

R,0.5E+2,0,1,10.,-7.5

R,0.5Е+2,0,2,10.,-7.5

L,0.124Е-3,1,2,5.6,-8.4

C,0.125Е-6,0,1,12.,-8.

Напоминаем, что файл данных должен вводиться начиная с первой позиции.

После ввода строк, описывающих все компоненты схемы, файл следует записать под именем RLC.DAT.

2.2. Назначение и возможности функции slehtath.

Функция SLEHTATH предназначена для определения худшего случая отклонения параметров компонентов от номиналов, а также для анализа и визуализации идеальной и наихудшей АЧХ.

При наличии ошибок в файле данных RLC.DAT управление передается встроенному редактору. Ошибкой, в частности, является наличие в файле пустых строк. Строки, помеченные курсором, уничтожаются командой Ctrl-Y. Под худшим случаем понимается такое отклонение параметров компонентов от номинальных значений, при которых АЧХ максимально отклоняется от идеальной, полученной при номинальных значениях параметров компонентов.

В теории метод наихудшего случая является частным случаем более общего метода малых приращений, в рамках которого предполагается малое отклонение параметров компонентов от номиналов при их разбросе в процессе серийного производства. Естественно, на практике этот метод может дать большие погрешности.

В данной работе наихудший случай рассматривается как отклонение всех компонентов от номинала на максимально допустимую величину, при этом знак отклонения каждого из компонентов выбирается так, чтобы достичь максимального отклонения АЧХ от идеальной.

Для выявления ситуации худшего случая предложено два метода: метод перебора и метод настройки.

В методе перебора просматриваются и анализируются все возможные комбинации отклонения компонентов от номиналов. Для оценки наибольшего отклонения текущей АЧХ от расчетной вычисляется для каждой из комбинаций компонентов интегральный показатель. В качестве такого показателя используется сумма модулей разностей коэффициентов передачи для идеальной и реальной АЧХ на 11 равноотстоящих частотах рабочего диапазона.

Число таких комбинаций достаточно велико и определяется как 2^N, где N - количество варьируемых компонентов.

Объем вычислений для каждой из комбинаций также достаточно велик. В этом собственно и состоит главный недостаток метода перебора.

Другой метод, метод настройки, заключается в определении знака отклонения первого из компонентов, приводящего к максимальному отклонению АЧХ от идеала, при этом все другие компоненты имеют номинальные значения. Затем первый компонент приобретает значение в соответствии со знаком и величиной отклонения и аналогично исследуется и устанавливается значение второго компонента, затем третьего, четвертого и т. д., пока не будут выбраны новые значения для всех компонентов. В этом случае объем вычислений для определения наихудшего случая гораздо меньший, количество расчетов АЧХ (на 11 частотах) равно количеству компонентов. Недостаток этого метода по сравнению с методом перебора состоит в отсутствии гарантий отыскания истинно наихудшего случая.

В случае, когда файл RLC.DAT подготовлен правильно, программа запрашивает с помощью меню метод поиска худшего случая.

Меню содержит два пункта:

1) «Поиск перебором»;

2) «Поиск настройкой».

Поиск перебором соответствует полному перебору и при большом числе ветвей в схеме вычисления осуществляются долго.

Поиск настройкой выполняется быстро, но не дает гарантий получения точного результата.

После нахождения худшего случая выводится номер случая: шестнадцатеричное четырехбитное число, биты которого соответствуют направлению отклонения параметров компонентов: нулевое значение бита - отрицательному отклонению, единичное значение бита соответствует положительному отклонению. Это число может понадобиться при повторном запуске программы NASTR.EXE, и его стоит записать, чтобы не запускать снова функцию SLEHTATH, если в файле RLC.DAT не было сделано изменений.

Результаты представляются на экране в виде таблицы, в которой даются элементы схемы с их параметрами и отклонения от параметров, при которых АЧХ схемы имеет наихудшую форму.

Для файла RLC.DAT, приведенного в пункте 2.1, результат счета, выделенный на экран монитора, показан в табл. 1.

Табл. 1. – Наихудший случай отклонения параметров от номинала

№	Тип	Номинал	Отклонение
1	R	0.5000Е+02	0.1000Е+02
2	R	0.5000Е+02	-0.7500Е+01
3	L	0.1240E-03	-0.8400Е+01
4	C	0.1250Е-06	-0.8000Е+01

график 1 - идеальная АЧХ

график 2 - наихудшая АЧХ

нажмите <Enter>

После вывода таблицы программа ждет нажатия клавиши <Enter>, затем выводятся в одних координатных осях два графика АЧХ, соответствующих идеальному и наихудшему случаю. После этого можно вывести таблицы значений тех же АЧХ, рассчитанных на ста частотах в заданном диапазоне частот. Для этого надо ввести «1» и нажать <Enter>. Чтобы не выводить таблицу, следует нажать <Enter>.