Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Автоматизація проектно-дослідних робіт за допомогою програми моделювання електронних схем
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
РТ
Кафедра:
Кафедра САПР
Інформація про роботу
Рік:
2011
Тип роботи:
Звіт
Предмет:
Системи структурного, функціонольно- технічного схемотехнічного проектування.
Група:
ІТП
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська Політехніка”
кафедра САПР
Звіт
до розрахункової роботи
на тему: “ Автоматизація проектно-дослідних робіт за допомогою програми моделювання
електронних схем”
з дисципліни “ Системи структурного, функціонально-логічного та схемотехнічного проектування ”
Мета роботи
Виконання розрахунково-графічної роботи має за мету:
поглибити теоретичні знання з курсу “Системи структурного, функціонально-логічного та схемотехнічного проектування”;
розширити знання, які одержані при вивчені дисциплін “Математичний аналіз”, “Математичне забезпечення САПР”, “Теоретичні основи електротехніки”;
знайомитись і закріпити знання з опису електричної схеми в програмі моделювання “Microcap”;
закріпити практичні навички з набору електричної схеми і відлагодження її з допомогою моделі;
вивчити оператори управління режимами аналізу електричних схем, дослідити схему в режимах, які задані індивідуальним завданням.
Розрахунково-графічна робота ставить ціль – навчитися ефективно застосовувати ЕОМ і програми моделювання електричних схем для розробки електричних схем модулів РЕА, відлагоджувати їх, досліджувати їх амплітудно-часові характеристики, амплітудно-частотні і фазочастотні характеристики. Під час виконання розрахунково-графічної роботи студент повинен узагальнити знання, які отримані на лекційних і лабораторних заняттях.
Теоретичні відомості
Моделювання перехідних процесів.
Модель схеми для розрахунку перехідних процесів в загальному випадку складається з двох підсистем:
i=1,...n (1)
, j=1,...p (2)
де x – вектор змінних Uc,iL реактивних елементів, які звичайно називають змінними станами; v – вектор постійних і часозалежних джерел E, I; w – вектор змінних U, і лінійних, і нелінійних резистивних елементів.
Підсистема (1) – це система звичайних диференціальних рівнянь (ЗДР) першого порядку.
Підсистема (2) – це система кінцевих нелінійних рівнянь.
Розглянемо числовий метод розв’язку системи (1) на прикладі одного рівняння, поскільки розв’язок системи ЗДР аналогічний:
(3)
Задача розрахунку перехідного процесу по рівнянню (3) формулюється як задача Коші. Це означає, що шукаємо функцію x(t), яка задовільняє початковим умовам x(t0)=x0 на інтервалі t0≤t≤tk.
При розв’язку числовими методами функція x(t) визначається в окремих точках інтервалу t1, t2,... tn у вигляді таблиці значень x1, x2,... xn, які наближено рівні значенням x(t1), x(t2),... x(tn) точного розв’язку x(t). Інтервал часу ∆t=tn+1-tn називається кроком інтегрування h і його або задають, або визначають в процесі розв’язку.
Значення функції, яку шукаємо, в сусідніх точках зв’язані співвідношенням:
(4)
Простими методами розв’язку є:
Явний метод Ейлера:
Метод трапецій:
Неявний метод Ейлера:
Основна відмінність явних методів розв’язку від неявних є в тому, що явні методи завжди мають обмеження на крок інтегрування ЗДР h≤hmax і перевищення hmax приводить до втрати стійкості розв’язку – встановлюється необмежений ріст похибки. Неявні методи таких обмежень або взагалі не мають, або обмеження значно менші.
Моделювання частотних і фазових характеристик.
Амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) визначається як відношення:
де - комплексна частота.
Існують різні способи розрахунку АЧХ. Аналітичні способи базуються на обчисленні АЧХ як відношення поліномів:
.
Моделювання АЧХ на ЕОМ базується на трьох підходах : символьному , число-символьному і числовому.
Символьний метод реалізовується так , що треба обчислити коефіцієнти і у вигляді формул. Цей метод можна використовувати при розрахунку АЧХ невеликих схем (10...20 компонент) , тому зі збільшенням схеми обсяг обчислень різко зростає. Аналогічний недолік має числово символьний метод , але АЧХ , як і в символьному методі , обчислюється як відношення поліномів.
Найбільшого розповсюдження дістали чисельні методи . АЧХ обчислюється як числове значення при різних значеннях , тобто точково.
Аналіз чутливості.
Чутливість – це реакція схеми на малі зміни її параметрів . Кількісна оцінка такої зміни вихідного параметра схеми при заданій зміні внутрішнього параметра називається коефіціентом чутливості. Аналіз чутливості потрібний при визначенні стабільності внутрішніх параметрів схеми , а відповідно для визначення вимог до технології виготовлення елементів з метою збільшення відсотку виходу працездатних мікросхем , які призначені працювати в складних умовах оточуючого середовища – високі перепади температури , вологості , тиску , прискорене старіння , радіація, ...
Мета аналізу – знаходження елементів схеми і їх параметрів , відхилення яких від номінальних значень виникає найбільше відхилення вихідних параметрів схем .
При аналізі чутливості треба знати матрицю чутливості , елементи якої є коефіціенти чутливості вихідного параметра до змін внутрішнього параметра :
.
(46-1)
Кожний -ий рядок матриці А є вектором-градієнтом -го вихідного параметра в просторі внутрішніх параметрів , а кожний -ий стовпчик характеризує вплив -го внутрішнього параметра на всі вихідні параметри .
Розглянемо деякі методи розрахунку чутливості . Метод приростів.
Коефіціент чутливості -го вихідного параметра до зміни -го внутрішнього параметра визначається за формулою :
(46-2)
Порядок розрахунку такий :
Розрахунок вихідних параметрів в номінальному режимі , .
Виконання варіантів для розрахунку і в кожному варіанті приріст надається тільки одному із внутрішніх параметрів .
Недолік методу приростів – вимагає варіантів розрахунку схеми , де - число внутрішніх параметрів . Другий недолік – невисока точність , що обумовлено нелінійністю функції залежності вихідних параметрів від внутрішніх параметрів . Але формула (46-2) справедлива для лінійних функцій.
Для підвищення точності є два способи . Перший – в кожній точці розраховують два значення , для відхилення в оба боки від номінального значення . При цьому розраховується два значення : і . Тоді коефіціент чутливості визначається за формулою :
.
При цьому точність збільшується від до .
Другий – базується на зменшенні , що більше підходить для (46-2), можна говорити про лінійність функції на інтервалі . Використання малих приростів часто приводить до зменшення кроку інтегрування при розв’язку системи ДР. Зменшення (крок інтегрування) – приведе до збільшення обчислювальних витрат для розрахунку коефіціентів чутливості.
№ вар.
Параметр
29
U мB
75
F кГц
290
R1, кОм
0,2
R2, R3,R5, кОм
9
R6, кОм
21
R4, кОм
1
R7, кОм
0,9
R8,R9,R10., кОм
0,7
R11,R12, Ом
6
R13, кОм
3
R14, кОм
14
C1,C2, мкф
5
C3, мкф
10
C4,C5, пф
10000
C6, пф
10000
L1, мГн
1
L2, мГн
2
E, В
11
Fр, кГц
130
Fзр, кГц
210
K, дБ
11
fн , Гц
20
tmin, ˚C
-15
tmax, ˚C
40
Δt , ˚C
8
Індивідуальне завдання
Рис. 1. Принципова схема підсилювача для налагодження і дослідження з допомогою програми моделювання.
Результати виконання
Рис.2. Схема електрична принципова підсилювача, із вказаними параметрами елементів схеми.
Рис.3. Аналіз перехідних процесів при температурі 27 .
Рис.4. Аналіз перехідних процесів при температурах (-15,40,8) .
Рис.5. Частотні характеристики при температурах (-15,40,8) .
Рис.6. Частотні характеристики при температурі 27 .
Висновок
В результаті виконання розрахункової роботи я навчився ефективно застосовувати ЕОМ і програми моделювання електричних схем для розробки електричних схем модулів РЕА, відлагоджувати їх, досліджувати їх амплітудно-часові характеристики, амплітудно-частотні і фазочастотні характеристики, узагальнив знання, які отримав на лекційних і лабораторних заняттях.
20.07.2020 12:07-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора