Бирюков С.В., Романова И.В. САПР измерительных устройств: конспект лекций - файл n1.doc

Бирюков С.В., Романова И.В. САПР измерительных устройств: конспект лекций
скачать (556 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc556kb.13.10.2012 20:08скачать

n1.doc

1   2   3

Экономичность модели характеризуется затратами вычислительных ресурсов для ее реализации:


– затратами машинного времени ТМ.

– затратами памяти ПМ.

Общие затраты ТМ и ПМ на выполнение в САПР какой-либо проектной процедуры зависят как от особенностей выбранной модели, так и от методов решения.

4.7. Методика макромоделирования

Методика макромоделирования состоит из следующих этапов:


  1. определение свойств объекта, которые должны отражаться моделью. (устанавливаются требования к степени универсальности модели);

  2. сбор априорной информации о свойствах моделируемого объекта (например, справочные данные, математические модели, результаты эксплуатации существующих аналогичных объектов.

  3. получение общего вида уравнений модели (структуры модели). Часто удобно оперировать не уравнениями, а эквивалентными схемами, с помощью которых проще устанавливать физический смысл различных элементов модели;

4) определение численных значений параметров модели возможны следующие приемы выполнения этого этапа: а) использование расчетных соотношений с учетом сведений, собранных на этапе 2; б) решение экстремальной
задачи, в которой в качестве целевой функции выбирается степень совпадения известных значений выходных параметров объекта, с результатами использования модели; в) проведение экспериментов и обработка полученных резуль­татов;

5) оценка точности полученной модели и определение области ее адекватности. При неудовлетворительных точностных оценках выполняют итерационное приближение к желаемому результату повторением этапов 3–5;

  1. представление полученной модели в форме, принятой в используемой библиотеке моделей.



5. Модели, используемые при проектировании РЭА

Радиоэлектронную аппаратуру можно представить как многоуровневую иерархическую структуру, состоящую из пяти уровней:

– уровень 0 образует неделимые составляющие (радиоэлементы и микросхемы);

– уровень 1 включает микросборки, микромодули и другие объемные базовые модули;

– уровень 2 объединяет сборочные единицы или ячейки (обычно собранные на базе печатных плат);

– уровень 3 включает блоки и конструктивно законченные сборочные единицы;

– уровень 4 образует аппаратура, т. е. функционально и конструктивно законченное изделие электронной техники.
5.1. Математические модели на уровне 0

Модель сопротивления:

Пусть имеется электрическая цепь с последовательно соединенными сопротивлением R и генератором тока I [2]. Задавая генератором ток I и замеряя ток в цепи i, можно получить функциональную связь между током и напряжением: U=f(i). Коэффициент пропорциональности: R=U/i, U=Ri.
Модели источника напряжения и тока

Если U=E – это идеальный источник напряжения. U=E–iR – модель реально существующей физической системы.
Модель ёмкостного элемента

q(t)=CU(t); i(t)=dq/dt=Cdu(t)/dt.

Во многих случаях имеют дело не с линейными ёмкостными элементами, а с нелинейными. Тогда значение ёмкости зависит от напряжения:

c=f(U);

i(t)=d(CU)/dt=f(U)·dU/dt+U·df(U)/dU·dt/du.
Модель индуктивного элемента




U(t)=d?/dt

?(t)=L·i(t) U(t)=L·di(t)/dt

5.2. Модели четырехполюсников

К четырехполюсникам относят модели зависимых источников токов и напряжений, модели трансформаторов, модели индивидуально связанных катушек.

Управляемый напряжением источник напряжения




i1=0; Eуп=U1; U2=Eуп.

Управляемый напряжением источник тока




i1=0; Iуп=qmU1; U2=Iуп,

где qm – коэффициент передачи, имеющий размерность проводимости.

Управляемый током источник напряжения




U1=0; Eут=rmi1; U2=Eут,

где rm – коэффициент передачи тока в напряжение.

Управляемый током источник тока



U1=0; Iут=ai1; i2=Iут,

где a – коэффициент передачи управляющего тока в выходной ток.

Эти четыре источника являются линейными и постоянными во времени.
Индивидуально связанные катушки





Знак (+) для первой схемы (согласное включение); знак (–) – для второй (встречное включение).

Трансформатор

N1i1+N2i2=0; U1/N1=U2/N2,

где N1; N2 – число витков первичной и вторичной обмоток.

Сопротивление r отражает электрические потери трансформатора.
Введем обозначения:







Теперь можно построить эквивалентную схему трансформатора без индуктивности.



Э
та эквивалентная схема удобна для использования в ММ электронных схемах.
5
.3. Основные законы теории цепей






Узел схемы – точка соединений двух и более элементов схемы. Каждый входящий в схему двухполюсник (элемент схемы с двумя выводами) называется ветвью.

Любую замкнутую часть цепи, состоящую из последовательного соединения двухполюсников и имеющую в качестве начального и конечного узла один и тот же узел, называют контуром.

Пусть дана схема, содержащая четыре двухполюсника и три узла.



R1

R2

Закон Кирхгофа для токов. Алгебраическая сумма мгновенных значений токов, входящих и выходящих из любого узла, всегда равна нулю (входящие в узел токи пишем со знаком минус, выходящие со знаком плюс).

  1. – i4 + i1 = 0;


  2. (4)
    – i1 + i2+ – i3 = 0;

  3. – i2 – i3 + i4 = 0.

Закон Кирхгофа для напряжения. Алгебраическая сумма мгновенных значений падений напряжений на элементах (двухполюсниках) по любому замкнутому контуру всегда равна нулю.

Если заданное напряжение тока в ветви совпадает с напряжением контура, то падение напряжения вносят со знаком плюс (+), в противном случае – минус (–).


(5)
uI + u1 + u3 = 0;

u2 – u3 = 0;

uI + u1 + u2 = 0.

Решение упражнений (4) и (5) совместно обеспечит определение неизвестных i1; i2; i.3; i4; u1; u2; u3; u4.
5.4. Модели полупроводниковых диодов

Эквивалентная схема модели диода

Iд – управляемый источник тока;

Rд – сопротивление диода Rд при прямом смещении, складывающееся из сопротивляемых областей базы диода, омических контактов и выводов;

Rу – сопротивление утечки;

Сд – емкость диода.

Источник тока, управляемый напряжением, может быть описан выраже­нием, соответствующим кусочно-линейной аппроксимации характеристики диода.

Эту упрощенную статическую модель диода можно представить следующим образом, где Ео, 1 , 2 – параметры мо­дели.
1   2   3


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации