отрезок времени интегрирования;
НР – шаг печати выходных напряжений и токов.
Выводимые на печать напряжения на ребрах (емкостях и входных напряжений)
и хордах (резисторах) и их количество указываются в массиве SHOWUR и
SHOWUH, соответственно.
Результаты анализа схемы могут быть выданы на печать в графическом
(параметр GRAPH = 1 или по умолчанию) или табличном виде (GRAPH = 0). Кроме
того, по результатам расчета схемы предусмотрено построение передаточной
характеристики (параметр PEREDAT = 1).
Для случая расчета схем, типа ЭСЛ, управляемых сигналами отрицательной
полярности в файле исходных данных предусмотрен параметр Ic, который
принимается равным единице. Если на вход схемы подается импульс
положительной полярности (как в случае ТТЛ-схемы), то параметр Ic (по
умолчанию) принимает значение, равное 0.
В программе реализованы два метода алгоритма решения уравнений ММС. Выбор
метода решения уравнений ММС осуществляется параметром Method, который
принимается равным 1 или 2 (по умолчанию). Цифра 2 соответствует
ускоренному алгоритму решения уравнений ММС.
И, наконец, в файле данных указывается параметр Check Only, который
используется для автоматической (Check Only =0, по умолчанию) коррекции
структуры схемы, т.е. автоматического поиска, обнаружения и устранения
неправильно размещенных ветвей. Когда эти процедуры выполняются вручную,
параметр Check Only = 1
Для выполнения работы по расчету напряжений в схеме необходимо запустить
программу анализа:
Circnew.exe data.shm,
где data.shm – имя файла исходных данных, анализируемой схемы. После этого
на экран будут выданы исходные данные (основные и дополнительные) этого
файла. Далее будет осуществляться в автоматическом режиме коррекции дерева
схемы от неправильных размещений. Если предусмотрен ручной режим коррекции
дерева, то в случае наличия в схеме неправильных размещений программа
прекратит работу, и необходимо устранить их вручную.
далее последовательно перечисляются транзисторы в следующей форме:
t Б Э К,
где t- тип транзистора, например для транзистора с приводимостью p-n-p
–типа t=1 , а для транзистора n-p-n-типа t=0; Б,Э и К – номера узлов в
анализируемой схеме, к которому подключены соответственно база , эмиттер и
коллектор транзистора.
После описания всех транзисторов идет перечисление диодов, которые
описываются также как и транзисторы, но с закороченными коллекторными p-n-
переходами , т.е. следующим образом:
0 а К,
где а - номер узла в схеме, к которому подключен анод; К- номер узла
схемы, к которому подключен катод диода. Диоды перечисляются
непосредственно за транзисторами под общим “заголовком” TR= .
Для транзисторов и диодов используются модели, являющиеся модификациями
модели Эберса-Молла. Численное значения параметров моделей транзисторов и
диодов считываются из библиотеки моделей программы анализа при ее запуске
на решение ММ схемы.
Далее идут численные значения емкостей Ci , сопротивлений Rj и
напряжений источников питания и входных сигналов Ek;
C=C1C2C3…Cm(i=1…m);
R=R1R2R3…R1 (j=1..1 );
E=E1E2E3…Ep (k=1..p),
где Ci, Rj и Ek –значения , емкостей, сопротивлений и напряжений,
количество которых в схеме равно m,l и р, соответственно. При этом единицы
измерений емкостей, сопротивлений и напряжений следующие: пикофарада,
килоОм и вольт, соответственно.
Далее следуют режимные параметры. Это параметры для случая анализа
переходных процессов (динамического режима схемы), когда на вход подается
импульс трапецеидальной формы. В этом случае параметр IMPULSE=1. Если
анализируется статистический режим работы схемы, то параметр IMPULSE=0(по
умолчанию), тогда игнорируются все параметры входного импульса:
TSAD- задержки переднего фронта (начало) импульса;
TIMP- длительность импульса
KFRONTF и KBACKF- коэффиц-ты для определения длительностей (тангенсов угла
наклона) переднего и заднего фронтов импульса;
LEVEL0 и LEVEL1- нулевой и единичный уровни напряжения входного сигнала.
В графе (рис. 1в) кривыми линиями выделены ребра (ветви дерева), а прямыми
- хорды. При этом в дерево графа включены все ветви источников ЭДС и ветви
емкостные, которые образуют множество ребер : P={E1,E2,E3,C1,C2,C3,C4}.
Ветви, не включенные в нормальное дерево графа отнесены в подмножество
хорд: X={R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5}. Выбором нормального дерева определены контуры
и сечения ЭС электрической цепи, для которых составляется топологические
уравнения по законам Кирхгофа, которые имеют вид
Ux= -MUp и Ip= MtIx , (2)
где Ux и Ix - напряжения и токи хорд; Up и Ip - то же, для ветвей дерева -
ребер; Mt - транспонированная M-матрица. Строки М-матрицы соответствуют
хордам, а столбцы - ребрам. Для определения значений элементов М-матрицы к
дереву графа поочередно подключают каждую i-ю хорду. При этом образуется i-
й контур, называемый контуром i-й хорды. В строке i-й хорды записывают плюс
или минус единицы в тех столбцах, которым соответствуют ребра, входящие в
контур i-й хорды. Если направления токов в ребре и i-й хорды совпадают,
тогда элемент М-матрицы, расположенный на этом пересечении принимает
значение плюс 1, иначе –минус 1. Остальные элементы М-матрицы в строке i-й
хорды равны 0. М-матрица и топологические уравнения в развернутом виде,
составленные по законам Кирхгофа для ЭС, (рис. 1б), имеют следующий вид:
М- матрица
| |E1 |E2 |E3 |C1 |C2 |C3 |C4 |
|R1 | | | |-1 | | | |
|R2 | |1 |1 |1 | | | |
|R3 |1 |1 | | |1 | | |
|R4 | | |1 |1 | |1 | |
|R5 | | | | |1 |-1 |1 |
Далее заменяя токи Iсj на Cj *dUcj /dt можно получить систему ОДУ в
нормальной форме.
Таким образом, расчет переходных процессов электрических цепей методом
переменных состояния предполагает:
1) составление по законам Кирхгофа и уравнениям отдельных элементов цепей
единой системы дифференциальных уравнений - уравнений переходных
процессов, называемых математическими моделями (ММ) электрических цепей;
2) аппроксимацию этих уравнений на каждом шаге расчета разностными
уравнениями;
3) численное решение полученных систем разностных уравнений.
Такая последовательность расчета эффективна для цепей невысокой
размерности с преимущественно линейными двухполюсными элементами. С ростом
сложности цепей ручное формирование уравнений состояния (переходных
процессов) исключается и вопрос эффективности автоматического создания этих
уравнений начинает играть не меньшую роль, чем вопрос последующего их
решения.
Далее рассмотрим вопросы автоматического составления и расчета уравнений
ММ электрических цепей.
5.1. Методика описания топологии электрических цепей для расчета их на
компьютере.
Для расчета и анализа электрической цепи на компьютере требуется
описание ее топологии, т. е. межкомпонентных связей, описание параметров и
режимных параметров. Для составления описания топологии схемы нужно
проделать следующие процедуры. Вначале необходимо произвести нумерацию
узлов и всех элементов схемы, включая сопротивление, емкости, а так же
источники напряжений, транзисторы и диоды.
Нумерация узлов схемы осуществляется десятичным числами. Порядок
нумерации узлов и описание элементов произволен. Далее нужно проставить
направление токов через двухполюсные ветви, ветви резистивные R, емкостные
С и ветви источников напряжений Е. Выбор положительных направлений токов
произволен для всех ветвей R и С, за исключением ветвей источников
напряжений, для которых направление тока выбирается от отрицательного
полюса к положительному полюсу (в этом случае в массиве параметров
компонентов для ЭДС указывается положительное значение). Для транзисторов
проставление направления токов не требуется, достаточно указать тип
проводимости транзистора и его модель.
Далее следует непосредственное описание схемы, т.е. заполнение файла
данных. Каждая строка файла данных имеет следующий вид:
CK=X,
где CK={ст,сd,сс,сr,ce,cu}- параметр, определяющий количество элементов
схемы (транзисторов, диодов, емкостей, сопротивлений), и источников
напряжений ), а так же количество узлов схемы ; х-значение параметра СК.
Параметры пишутся прописными буквами.
Далее после строки U= перечисляются начальные и конечные узлы всех
двухполюсных ветвей в следующей форме:
U= X Y,
где U- символьный код узлов схемы;
X и Y- соответственно, начальный и конечные номера узлов двухполюсных
ветвей. Причем двухполюсные ветви перечисляются в следующей
последовательности: вначале ветви источников напряжения в соответствии с их
нумерацией, затем емкостные ветви согласно их начальной нумерации, и после
перечисляются по порядку резистивные ветви.
Для транзисторов описание выглядит следующим образом. В строке
прописными буквами указывается символьный код транзистора TR= и
-----------------------
[pic]
Страницы: 1, 2, 3, 4