Автоматизація проектно-дослідних робіт за допомогою програми моделювання електронних схем. Звіт з Системи структурного, функціонольно- технічного схемотехнічного проектування.. Робота № 531357

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:

2020

Тип роботи:

Звіт

Предмет:

Системи структурного, функціонольно- технічного схемотехнічного проектування.

Група:

ІТП

Завантажити

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.

Звіт Системи структурного, функціонольно- технічного схемотехнічного проектування.

horuktaras

20.07.2020 12:08

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

поділитись