1. Определение задач моделирования;

Моделирование электронного устройства подразумевает, что это устройство предварительно разработано и проведен расчет его компонентов инженерными средствами

2. Анализ моделируемой схемы, разложение ее на функциональные узлы и выбор упрощающих допущений;

Большинство электронных устройств слишком сложны для непосредственного анализа. Если в качестве модели использовать полную принципиальную схему, время расчета становится неоправданно большим, либо такой расчет не удается провести вовсе. Однако, анализ любой схемы показывает, что она состоит из основных и вспомогательных функциональных узлов. Вспомогательные узлы обеспечивают заданные режимы работы основных узлов и моделирование их работы нецелесообразно (по крайней мере – на первом этапе). К ним относятся цепи питания, источники тока и напряжения смещения, задающие генераторы и т.п.

3. Построение модели анализируемого устройства с учетом упрощающих допущений;

Например, при анализе усилителя мощности целесообразно сначала промоделировать входной каскад на ОУ (не забыв соответствующим образом замкнуть обратную связь), затем подсоединить выходные каскады, подобрать напряжение смещения этих каскадов и лишь затем завести общую обратную связь и добавить цепи термостабилизации, коррекции и защиты по току. Пренебрежение этим правилом иногда сильно затрудняет получение работоспособной модели.

4. Проведение расчета по построенной модели и анализ полученных результатов;

После получения упрощенной модели проводятся расчеты в соответствии с задачами моделирования. На этом этапе анализ полученных результатов проводится для того, чтобы проверить правомерность принятых упрощающих допущений и, если нужно, провести усложнение модели. На этом же этапе проводится точный подбор цепей смещения и коррекции, а также статистический анализ и определение чувствительности к параметрам компонентов.

5. Максимально возможное приближение модели к схеме анализируемого устройства, получение окончательных результатов и их анализ.

На этом этапе проводят окончательный расчет по скорректированной модели, получают все необходимые характеристики и на основе их анализа делают окончательные выводы

3 Измерение параметров электронных устройств, методы и средства общего назначения

- источники испытательных сигналов и особенности их использования

В качестве источников испытательных сигналов радиолюбители в последнее время все чаще используют так называемые функциональные генераторы. Основа такого прибора — кольцо из выполненных на ОУ триггера Шмитта и интегратора: выход первого из устройств соединен с входом второго, а выход последнего — с входом первого. В подобной системе возникают колебания, причем на выходе триггера Шмитта появляется напряжение прямоугольной формы, на выходе интегратора — треугольной. Размах треугольного напряжения зависит от разности уровней срабатывания (гистерезиса) триггера, скорость нарастания (убывания) — от параметров интегрирующей RC-цепи,. поэтому частота генерируемых колебаний определяется и тем, и другим. Синусоидальное напряжение формируется из треугольного специальным устройством: аппроксимирующей диодной цепью, дифференциальным каскадом или еще одним интегратором.

- прямые и косвенные измерения

Измерения как экспериментальные процессы весьма разнообразны. Это объясняется множеством экспериментальных величин, различным характером измерения величин, различными требованиями точности измерения и другие.

Наиболее распространена классификация видов измерений в зависимости от способа обработки экспериментальных данных. В соответствии с этой классификацией измерения делятся на прямые, косвенные…

Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значение величины находится на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Например сопротивление резистора находим на основании закона Ома подстановкой значений силы тока и напряжения, получаемых в результате прямых измерений.

- абсолютные и относительные измерения

Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины

Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.

Косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

- режимная зависимость параметров устройств

- измерения на постоянном токе

Для  измерения  напряжения, силы  тока  и сопротивления  на   постоянном   токе  применяются аналоговые магнитоэлектрические приборы с  постоянным  магнитом и многовитковой подвижной частью. Такие приборы стрелочного типа характеризуются погрешностью от 0,5 до 5%. Они просты и недороги , но не применяются там, где требуется сколько-нибудь значительная точность.

Магнитоэлектрические приборы. В таких приборах используется сила взаимодействия магнитного поля с  током  в витках обмотки подвижной части, стремящаяся повернуть последнюю

Гальванометры. К магнитоэлектрическим приборам относятся и гальванометры - высокочувствительные приборы для  измерения  крайне малых  токов . В гальванометрах нет подшипников, их подвижная часть подвешена на тонкой ленточке или нити, используется более сильное магнитное поле, а стрелка заменена зеркальцем, приклеенным к нити подвеса

- особенность измерений на переменном токе

Электронные вольтметры  переменного   тока  выполняются по двум структурным схемам, представленным на рис. 2.29.

В первой из этих схем измеряемое  переменное  напряжение сначала преобразуется в по­стоянное при помощи детектора, а затем усиливается усилителем по­стоянного  тока  и воздействует на измерительный механизм. Во второй схеме усиление производится  на   переменном   токе  (для этого служит усилитель  переменного   тока ) и лишь затем предварительно усиленный сигнал выпрямляется детектором и отклоняет стрелку измерительного механизма. Эти схемы дополняют друг друга. Каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками. По первой схеме могут строиться вольтметры, обладающие широким частотным диапазоном (10 Гц — 1000 МГц), но обычно не способные измерять напряжения меньше нескольких десятых долей вольта: детектор выпрямляет только достаточно большие напряжения.

Вторая схема позволяет строить чувствительные вольтметры, нижний предел  измерения  которых составляет всего лишь единицы микровольт. Однако эти приборы имеют меньший частотный диапазон, поскольку частотный диапазон усилителя  переменного   тока  трудно сделать до­статочно большим.

- средства наблюдения и регистрации электрических сигналов

Для регистрации сигналов - ленточные самописцы и электронные осциллографы, аналоговые и цифровые.

Во всех цифровых измерительных приборах (кроме простейших) используются усилители и другие электронные блоки для преобразования входного сигнала в сигнал напряжения, который затем преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Число, выражающее измеренное значение, выводится на светодиодный (СИД), вакуумный люминесцентный или жидкокристаллический (ЖК) индикатор (дисплей). Прибор обычно работает под управлением встроенного микропроцессора, причем в простых приборах микропроцессор объединяется с АЦП на одной интегральной схеме. Цифровые приборы хорошо подходят для работы с подключением к внешнему компьютеру. В некоторых видах  измерений  такой компьютер переключает измерительные функции прибора и дает команды передачи данных для их обработки.

4. АЧХ RC–усилителя

Рисунок 1 – АЧХ RC усилителя

K₀ – коэффициент усиления

- неравномерность усиления

Так как реактивное сопротивление конденсатора с понижением частоты сигнала возрастает, емкостная связь вызывает неравномерность усиления в тех случаях, когда передаваемый сигнал содержит широкий спектр частот . Желательно, чтобы реактивное сопротивление конденсатора Сз было в два раза меньше сопротивления резистора R4.Конденсатор С5 соединен последовательно с резисторомR4, другой вывод которого заземлен для сигнала через конденсатор С4. Таким образом, выходной сигнал транзистора Т1 передается на базу транзистора Т2 через цепочку, составленную из конденсатора С5 и резистораR4, причем на базу поступает только часть передаваемого напряжения, которая падает на R4. Следовательно, чем меньше реактивное сопротивление конденсатора Сз по сравнению с сопротивлением R4, тем большая часть сигнала поступает на вход транзистора Т2.

- граничные частоты

В усилителях с реостатно-емкостной связью коэффициенты частотных искажений можно определить как для нижней граничной частоты, так и для верхней граничной частоты:

Если принять допустимый коэффициент частотных искажений в пределах 1,05 ... 1,41, то соответствующие граничные частоты будут находиться в пределах

f_{н гр} =

f_{в гр} =

- полоса пропускания

В усилителях с  резистивно-емкостной или с взаимно индуктивной связью полоса пропускания имеет ограничения как сверху, так и снизу. Ограничение полосы сверху обусловлено паразитными реактивностями элементов и монтажа. В области низких частот неравномерность частотной характеристики усилителя связана с параметрами разделительных элементов. Причинами появления погрешностей в усилителях переменного тока являются 1) собственные шумы пассивных и активных элементов схемы; 2) воздействие на усилитель внешних помех; 3) непостоянство коэффициента усиления усилителя за счет изменения: во времени свойств активных и пассивных элементов схемы; условий эксплуатации усилителя; неинформативных параметров сигнала.