WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
Составитель В. Н. ГРАДУСОВ Министерство образования Российской Федерации Редактор А. И. ТЕРЕХОВ Ивановский государственный энергетический университет Указания предназначены для студентов дневного и заочного обучения специальности 200400 «Промышленная электроника», изуКафедра электроники и микропроцессорных систем чающих в соответствии с учебным планом курс «Методы анализа и расчета электронных схем». Содержатся основные сведения по самостоятельной работе при изучении теоретической части дисциплины, подготовке к лабораторным работам, выполнении индивидуальных заданий (промежуточный контроль знаний, контрольные работы и экзамен).

МЕТОДЫ АНАЛИЗА И РАСЧЕТА Рабочая программа составлена на основании Государственного ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ образовательного стандарта (ГОС) высшего профессионального образования.

Указания утверждены цикловой методической комиссией ЭМФ.

Программа, контрольное задание и методические указания Рецензент к самостоятельной работе по курсу МАРЭС для студентов кафедра электроники и микропроцессорных систем Ивановского специальности 200400 «Промышленная электроника» государственного энергетического университета.

Иваново 2000 1 2 ВВЕДЕНИЕ Тpебования к моделям. Общая характеристика и классификация моделей. Модели компонентов и схем промышленной электроники.

Дисциплина направлена на создание теоретической базы для усМакромодели. Аппpоксимация характеристик приборов и устройств.

воения методов схемотехнического проектирования и призвана сфорТема 3. СТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ мировать целостное представление о закономерностях и существен Задачи и особенности анализа статических режимов электронных связях при анализе и расчете электронных схем.

ных схем. Классификация и оценка методов статического расчета и ал Предметом изучения являются методы анализа, а также алгогоритмов их реализации. Графические методы расчета диодных и ритмы и программы автоматизированного расчета.

транзисторных схем. Аналитический анализ с помощью кусочно Цель дисциплины состоит в освоении теоретических принцилинейных схем. Графоаналитический метод последовательных припов и прикладных аспектов различных видов анализа электронных ближений. Численный кусочно-линейный анализ. Методы численного устройств.

нелинейного анализа: простых итераций, Зейделя, Ньютона-Рафсона, В связи с этим основными задачами дисциплины являются:

Бройдена. Автоматизированный расчет статических характеристик.

-освоение современных методов различных видов анализа элекТема 4. ЧАСТОТНЫЙ АНАЛИЗ тронных устройств;

Задачи частотного анализа и обзор методов расчета частотных -получение практических навыков по описанию на языке схемохарактеристик.

технического моделирования электронных схем и проведению для них Метод эквивалентных схем для определения малосигнальных расчетов статических и динамических характеристик.

выходных параметров (функций) схем. Обобщенный матричный метод -закрепление теоретических знаний по электронным цепям неузловых потенциалов. Использование стандартных подпрограмм для прерывного и импульсного действия и методам их расчета.

частотного анализа в области малого сигнала.

Основой для изучения дисциплины являются курсы: "Высшая Частотные характеристики электронных схем. Аналитические и математика", "Информатика", "Основы электроники", "Электроника и численные методы расчета частотных характеристик. Частотный анамикроэлектроника".

лиз при большом сигнале.

Изучение дисциплины ведется в тесном взаимодействии с курТема 5. АНАЛИЗ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И ДОПУСКОВ сами "ТАУ" и "Электронные цепи и микросхемотехника".

ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ Приобретенные в процессе изучения дисциплины знания и уме Методы расчета коэффициентов влияния (чувствительности).

ние используются в дальнейшем при освоении дисциплин: "ПреобраРасчет допусков электронных схем для детерминированного, вероятзовательная техника", "Электронные промышленные устройства", ностного и смешанного случаев.

"Проектирование и конструирование электронных устройств".

Тема 6. АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1. ПРОГРАММА КУРСА Задачи анализа электронных схем во временной области. Обзоp методов расчета переходных характеристик. Явная и неявная формы Тема 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАДАЧАХ АНАЛИЗА исходных моделей.

ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ Расчет переходных процессов численными (ква Основные термины и определения. Классификация электронных зианалитическими) методами с использованием стандартных подпроустройств, их характеристики и параметры. Задачи анализа в схемограмм. Точность и устойчивость явных и неявных методов численного техническом проектировании электронных устройств.

интегрирования.

Краткая характеристика основных видов и методов анализа, Тема 7. ОСНОВЫ АНАЛИЗА ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫХ СХЕМ программ схемотехнического моделирования. Особенности расчета аналоговых, цифровых и аналого-цифровых схем.

Тема 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ 3 Особенности анализа переключательных схем. Схемотехниче5 158-170 125-155 96-99 92-100 46-ские, логические и операторно-рекуррентные методы анализа и их 6 265-277 156-180 65 114-120 145-сравнительная оценка.

7 126-144 - 120- 191-242 218-262 219 Составление разностных уравнений и их решение с помощью 206 дискретного преобразования Лапласа. Метод усредненных перемен8 280-335 181-211 35-37 - 40-ных состояния. Анализ установившегося режима переходных процессов и устойчивости.

3. КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ Пpимеpы логического и схемотехнического моделирования.



Тема 8. ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА Для проведения практикума могут использоваться современные ПРИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ программы схемотехнического моделирования, работающие как в среУСТРОЙСТВ де MS DOS (Micro-Cap 3 [967]), так Windows (Micro-Cap V и Постановка задачи технической оптимизации. Составление полElectronics Workbench)[4-6]. К достоинствам первых следует отнести ной модели электронного устройства и ее проверка. Составление целенебольшие аппаратные ресурсы, необходимые для моделирования.

вой функции для критерия оптимальности. Методы непрерывной паОни могут применяться для домашней работы на начальных этапах раметрической и дискретной оптимизации.

обучения. В настоящее время широко применяется программа Electronics Workbench [5, 6], 2.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ.

РАБОТЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕОРИИ 3.1. Подготовка к работе с Electronics Workbench Первоначальное ознакомление с теоретическим материалом по Для работы с программным комплексом Electronics курсу рекомендуется проводить, используя ссылки по темам на страWorkbench V.5.0C необходим IBM-совместимый персональный комницы основной литературы (табл.1).

пьютер с процессором I486 (рекомендуется Pentium) и операционной Таблица системой Windows 3.1 (рекомендуется Windows 95 или Windows 98).

Порядок проведения работы для разработки принципиТ Страницы альной электрической схемы.

е м Л.1 Л.2 Л.3 Л.4 Л.5 Л.• Запустите Electronics Workbench.

а • Подготовьте новый файл для работы. Для этого, используя прило1 5-21, 21-31 7-33 3-54 7-55 3-жение, необходимо выполнить следующие операции из меню:

172-182 т.File/New и File/Save as. При выполнении операции Save as будет 2 16-20, 94-101 216- 56-91, 57-193 21-необходимо указать имя файла и каталог, в котором будет хра57-64, 220 131-190, т.ниться схема. Рекомендуется называть схему по фамилии испол221-261 250-нителя.

3 145-158, 102-104 62-64, 108-113 134-144 6-• Перенесите необходимые элементы из заданной преподавателем 184-192 92-схемы на рабочую область Electronics Workbench. Для этого следуОкончание табл.1 ет выбрать раздел на панели инструментов (Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, 4 170-172, 50-101 64-67, 100-203-220 99-5 Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), в котором находит- писи файла на накопитель и установки каталога и имени, под которым ся нужный вам элемент, затем перенести его на рабочую область. будет храниться данная схема.

Далее нужно нанести на рабочую область Electronics • Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей Workbench модели деталей, необходимые для моделирования данной области для получения необходимой вам схемы. Для соединения схемы. Это делается посредством нажатия левой кнопкой мыши на двух контактов следует щелкнуть по одному из контактов основнужном наборе деталей, после чего будет выведено дополнительное ной кнопкой мыши и, не отпуская клавишу, довести курсор до окно, включающее в себя детали набора, и выбором соответствующей второго контакта. По мере необходимости можно добавить додетали, при этом на кнопке с рисунком элемента нажимается левая полнительные узлы (разветвления). Нажатием на элементе правой кнопка мыши и элемент переносится на рабочую область (кнопку мыкнопкой мыши можно получить быстрый доступ к простейшим ши необходимо держать нажатой до выбора места расположения элеоперациям над положением элемента, таким как вращение (rotate), мента).

разворот (flip), копирование/вырезание (copy/cut), вставка (paste).

В данном случае необходимы: источник сигнала (Function • Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу.

Generator), резисторы, батарейки, заземление и диоды. Резистор и Для этого нужно дважды щелкнуть мышью на элементе.

конденсатор находятся в наборе Basics, заземление и батарейки - в на• Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включеборе Sources, диоды – в наборе Diodes, генератор импульсов - в наборе ния питания на панели инструментов. В случае серьезной ошибки Instruments.

в схеме (замыкание элемента питания накоротко, отсутствие нулеКаждый элемент имеет точки соединения, которые нужно сового потенциала в схеме) будет выдано предупреждение.

единить для получения нужной схемы. Это делается выбором контакта • Произведите анализ схемы, используя инструменты индикации.

левой кнопкой мыши и переносом ее к другому контакту, при этом Вывод терминала осуществляется двойным нажатием клавиши создается провод, соединяющий их. При необходимости на провод мыши на элементе. В случае надобности можно пользоваться можно нанести узел (Connector в наборе Basics). Затем для нагляднокнопкой Pause.

сти можно перенести элементы в необходимые места рабочей области.

• При необходимости произведите доступные анализы в разделе меЭто действие также осуществляется нажатием на элементе левой ню Analysis.

кнопкой мыши и переносом при удержанной в нажатом состоянии кнопке. При этом соединительные провода будут перемещены автома3.2. Моделирование диодного ограничителя тически. При необходимости провода можно также перемещать. На Для начала разработки необходимо загрузить файл-схему в рис.1 представлен вид интерфейса Electronics Workbench после сборки среду Electronics Workbench, если этот файл уже создан и находится на цепи диодного ограничителя.

одном из накопителей компьютера. Это делается посредством выполКогда схема создана и готова к работе для начала имитации нения команды меню File/Open либо нажатием на соответствующую процесса работы необходимо, выполнив команду меню Analysis – «горячую кнопку» на панели инструментов с дальнейшим выбором Transient, установить время окончания процесса (0.06 с.) и номер узла накопителя, каталога и имени файла. Если же файл еще не создан, недля анализа (7) и щелкнуть кнопку Simulate. Данное действие приведет обходимо создать его посредством выполнения команды File/New и в рабочее состояние схему, и в одном из окон строки состояния бу- команды File/Save as. При выполнении первой команды будет создан новый файл-схема, и в случае, если какая-либо схема уже загружена в Electronics Workbench, пользователю будет предложено сохранить предыдущую схему. Вторая команда предназначена для за7 но без использования сложных расчётов на основе идеи кусочнолинейной аппроксимации.





RVDR1 VDUвх Uвых e1 eРис.Вначале построим отдельные характеристики для последовательного и параллельного диодных ограничителей, имея в виду, что напряжение на выходе первого является входным для второго.

Характеристика каждого ограничителя состоит из двух частей, Рис.соответствующих открытому и закрытому состояниям диода.

дет показываться время работы схемы, которое не соответствует реДиод VD1 закрыт и напряжение на R1 равно нулю при Uвх <-e1. При альному и зависит от скорости процессора и системы персонального компьютера. Прервать имитацию можно двумя способами. Если вы открытом диоде напряжение на R1 равно сумме входного и e1, что закончили работу и просмотр результатов имитации, можно повторно соответствует линейному участку на амплитудной характеристике щелкнуть переключатель питания. Если же нужно временно прервать (рис.3,а) работу схемы, например, для детального рассмотрения осциллограмU а) U U б) в) Rвых вых e2 > eмы, а затем продолжить работу, можно воспользоваться кнопкой eee2 < ePause, которая также расположена на панели инструментов. Для проe1 e2 U U e1 U ведения анализа можно изменять номиналы элементов, выводить и вх R1 вх настраивать терминалы приборов.

Рис. 4. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА Диод VD2 закрыт при UR1 < e2, что обеспечивает входное напряже4.1. Пример построения амплитудной (проходной) характеристики ние, равное UR (падением напряжения на R2 пренебрегаем).При отUвых = f Uвх диодного ограничителя ( ) крытии диода VD2 напряжение на выходе равно e2 независимо от Данная схема (рис.2) представляет собой последовательное включение двух схем диодных ограничителей: с последовательным входного напряжения (рис.3,б).Анализируя характеристики последовключением диода VD1, R1,e1 и параллельным R2, VD2,e2 [7]. По( ) ( ) вательно включённых ограничителей, определяем окончательную зависимость (рис.3,в).

строение амплитудной характеристики при идеальных диодах и при Программы схемотехнического моделирования [4-6, 967] позвооптимальном соотношении сопротивлений резисторов R1 и R2 возможляют рассчитать и построить амплитудные характеристики более 9 сложных схем и с учетом реального соотношения параметров (напри- Вводя обозначения мер, R1 и R2 в рассмотренной схеме).

Rос Свх Kп = +, Tи = RвхСос, TД = RосCвх, 4.2. Пример расчета частотной характеристики ПИД-регулятора Rвх Cос Определим передаточную функцию (рис.4).

запишем на основе уравнения ( 5 ) передаточную функцию ПИДC R регулятора в виде R WПИД(s) =-(Kп + + Ts) ( 6 ) д Ts и U 5. ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ U При выполнении контрольной работы по последней цифре номера зачетной книжки выбираются номера вопросов и вариант задачи (например, цифра 3 соответствует вопросам 5.3, 5.13, 5.23, 5.33 и задаче с данными из табл. 2 по третьему варианту).

Рис.Контрольные вопросы Определим эквивалентное входное сопротивление (в изображе5.1. Назовите основные термины и определения МАРЭС.

нии) 5.2. В чём состоят предпосылки внедрения машинных методов расчета Rвх 5.3. Приведите классификацию электронных устройств, особенности SCвх Rвх Zвх(s) = = ( 1 ) информационно-управляющих систем.

RвхСвхS +Rвх + 5.4. Какими параметрами характеризуются электронные схемы SCвх 5.5. В чём заключается сущность системного подхода при проектирои эквивалентное сопротивление цепи обратной связи вании электронной аппаратуры 1 RосСосS +5.6. Каковы задачи анализа при схемотехническом проектировании Zос(s) = Rос + =. ( 2 ) SCос SCос электронных схем 5.7. Приведите блок-схему типового маршрута проектирования и дайУчитывая большой коэффициент усиления операционного усите её краткое описание.

лителя (потенциал точки А равен нулю), запишем изображения значе5.8. Назовите основные методы анализа электронных схем.

ний токов:

5.9. Приведите примеры основных видов расчета электронных схем.

Uвх(s) Uвых(s) Iвх(s) = ( 3 ) ; Iос =- ( 4 ).

5.10. Дайте краткую характеристику программ схемотехнического моZвх(s) Zос(s) делирования.

Допущение о высоком входном сопротивлении усилителя 5.11. Приведите определение модели и сформулируйте требования к предполагает равенство токов Iвх и Iос. Совместное решение уравней.

нений ( 1 )- ( 4 ) дает передаточную функцию 5.12. В чём заключается иерархия математических моделей Uвых(s) Zос(s) (Tосs +1)(Tвхs +1) 5.13. Проведите классификацию математических моделей.

WПИД(s) == - = -. ( 5 ) 5.14. Дайте общую характеристику моделей компонентов промышленUвх(s) Zвх(s) RвхCосs ной электроники.

5.15. Укажите модели элементов в программах Micro-Cap и EWB.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.