Рефераты. Теория электрических цепей

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



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.