- •А.В. Кривошейкин, л.Х. Нурмухамедов основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств
- •Isbn 5-94760-058-7
- •192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.
- •192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.
- •1. Цели и задачи компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств
- •1.2. Понятие о математическом моделировании и математической модели
- •2. Математические модели компонентов
- •2.2. Математические модели диодов и транзисторов
- •2.3. Математическая модель операционного усилителя
- •2.4. Температурная зависимость параметров активных компонентов
- •2.5. Математические модели независимых и зависимых источников тока и напряжения
- •2.6. Понятие о библиотеке моделей компонентов
- •3. Параметры и характеристики радиоэлектронных средств
- •3.1. Понятие о техническом задании и технических условиях
- •3.2. Понятие о спектральном анализе
- •3.3. Понятие о шумовых характеристиках
- •3.4. Понятие о статистических параметрах
- •4. Системы компьютерного схемотехнического моделирования и их особенности
- •4.1. Исходные данные и дополнительные параметры
- •4.2. Дополнительные параметры при анализе режима по постоянному току
- •4.3. Дополнительные параметры при анализе характеристик во временной области
- •5. Моделирование в системе MicroCap 7
- •5.1. Подготовка исходной информации
- •5.2. Порядок ввода электрической принципиальной схемы исходной информации
- •5.3. Порядок проведения анализа в частотной области
- •5.4. Порядок проведения анализа во временной области
- •5.5. Порядок проведения спектрального анализа
- •5.6. Порядок проведения анализа шумовых характеристик
- •5.7. Порядок проведения статистического анализа
- •6. Синтез фильтров в системе MicroCap 7
- •6.1. Исходные данные в задачах фильтрации
- •6.2. Ввод требований к фильтру
- •6.3. Выбор схемы реализации и денормирование элементов
- •7. Оптимизация параметров в системе МicroСap 7
- •7.1. Понятие о задачах оптимизации
- •7.2. Порядок решения задачи оптимизации в системе Microcap 7
4. Системы компьютерного схемотехнического моделирования и их особенности
4.1. Исходные данные и дополнительные параметры
В процессе проектирования РЭС сочетаются решения двух задач – анализ РЭС и синтез РЭС.
В задаче анализа исходными данными являются электрическая схема РЭС и перечень элементов. Результатами анализа являются характеристики и параметры РЭС.
В задаче синтеза исходными данными являются требования к характеристикам и параметрам РЭС. Результатами синтеза являются электрическая схема РЭС и перечень элементов.
К задачам синтеза мы ещё вернёмся в разделе 6, а здесь будут рассмотрены задачи анализа, решаемые при компьютерном схемотехническом моделировании РЭС.
Провести анализ РЭС – это значит подать входные сигналы и в результате расчёта получить на выходах РЭС выходные сигналы. Основными задачами анализа являются:
Анализ по переменному току AC (Alternative Current) или частотный анализ. Входные и выходные сигналы являются функциями от частоты. В результате анализа могут быть получены амплитудночастотные и фазочастотные характеристики, зависимость группового времени задерживания от частоты, зависимости входных и выходных сопротивлений от частоты.
Анализ по постоянному току DC (Direсt Current). Входным сигналом является источник питания. В результате анализа получаются параметры режима по постоянному току.
Временной анализ Transient. Входные и выходные сигналы являются функциями времени.
Спектральный анализ Fourier. Входными данными для этого вида анализа являются выходные сигналы, зависящие от времени и полученные в результате решения задачи Transient. Результатом анализа является спектр сигнала на выходе РЭС.
Статистический анализ Monte Carlo. Статистические испытания могут быть проведены в трёх видах анализа AC, DC, Transient в зависимости от того, для какого из параметров РЭС должна быть получена статистическая оценка.
Любой из видов анализа содержит следующие этапы:
составление математического описания схемы устройства, то есть составление системы уравнений, связывающих заданные и искомые величины;
решение системы уравнений;
преобразование полученных решений к виду, удобному для проведения инженерных расчетов.
Алгоритмы, реализующие эти этапы, заложены в пакетах программ схемотехнического моделирования, выполняются автоматически и представляют пользователю результаты анализа в графическом или табличном видах. Поэтому для проведения любого из видов математического моделирования достаточно в качестве исходных данных ввести:
- принципиальную схему устройства;
- параметры компонентов;
- задание на анализ (вид анализа, частотный или временной диапазоны, вид входного сигнала и.т.д.).
Эти исходные данные можно условно назвать внешними параметрами. Они являются обычными при инженерном проектировании. Численные методы анализа в частотной области, а также при статистическом анализе и анализе Фурье разработаны настолько хорошо, что для получения результата анализа достаточно внешних параметров.
Однако в ряде случаев методы анализа, используемые на этапе решения систем уравнений, недостаточно совершенны и при анализе некоторых устройств дают сбои. Эти сбои могут быть устранены изменением значений параметров методов, являющимися внутренними математическими параметрами.
Для реализации возможности устранения сбоев внутренние параметры сделаны дополнительно и внешними и задаются при проведении моделирования. Это относится прежде всего к анализу режима по постоянному току, и временному анализу нелинейных устройств.