Zastosowania komputerw w elektronice Zastosowania komputerw Zastosowania komputerw

  • Slides: 17
Download presentation
Zastosowania komputerów w elektronice Zastosowania komputerów

Zastosowania komputerów w elektronice Zastosowania komputerów

Zastosowania komputerów n Rozrywka n Programu biurowe, graficzne n Systemy informacyjne n Internet (poczta,

Zastosowania komputerów n Rozrywka n Programu biurowe, graficzne n Systemy informacyjne n Internet (poczta, WWW, aplikacje sieciowe) n Bazy danych n CAM - Computer Aided Manufacturing n CAD - Computer Aided Design n. . .

Oprogramowanie CAD w elektronice n PSPCE – komputerowa symulacja układów n n elektronicznych (analogowych

Oprogramowanie CAD w elektronice n PSPCE – komputerowa symulacja układów n n elektronicznych (analogowych i cyfrowych) ORCAD – projektowanie płyt drukowanych MATLAB – uniwersalnym środowisko integrujące algorytmy matematyki stosowanej (metody numeryczne, cyfrowe przetwarzanie sygnałów, telekomunikacja, . . . ) Inne Korzystanie z oprogramowania CAD wymaga: n n dobrej znajomości zagadnień projektowania układów elektronicznych, dobrej znajomości stosowanych przez program sposobów opisu i analizy układów elektronicznych.

ORCAD (Cadence) n Program do projektowania płyt drukowanych n Kilka lat temu ORCAD przejął

ORCAD (Cadence) n Program do projektowania płyt drukowanych n Kilka lat temu ORCAD przejął PSPICE

PSPICE n SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) n SPICE 2 G. 6

PSPICE n SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) n SPICE 2 G. 6 powstał na Uniwersytecie Berkeley w 1984 roku – n n n ostatnia wersja z kodem programu w języku FORTRAN SPICE 3 – kod w języku C PSPICE – nazwa handlowa wersji SPICE zgodnego ze SPICE 2 G. 6, produkowanego przez firmę Micro. Sim Początkowo wejściem i wyjściem programu były tylko pliki tekstowe Z czasem dodano do programu PSPICE postprocesor graficzny PROBE, który umożliwia prezentację wyników analizy w formie graficznej Współcześnie plik danych zawierający opis obwodu i parametry analizy można przygotować w programie graficznym

Dostępne liniowe elementy obwodu el. n Źródła sygnałów n sinusoidalne (zespolone), n zdefiniowane w

Dostępne liniowe elementy obwodu el. n Źródła sygnałów n sinusoidalne (zespolone), n zdefiniowane w dziedzinie czasu (sinusoidalne, prostokątne, modulowane, odcinkami proste itp. ) n Elementy liniowe RLC n Filtry n Linie transmisyjne n Transformatory n 4 źródła sterowane

Dostępne elementy elektroniczne n diody, n tranzystory bipolarne, n tranzystory unipolarne JFET i MOSFET,

Dostępne elementy elektroniczne n diody, n tranzystory bipolarne, n tranzystory unipolarne JFET i MOSFET, n tranzystory Ga. As. FET, n tyrystory, n transformatory nieliniowe, n wzmacniacze operacyjne, komparatory, n inne układy scalone, n makromodele różnych elementów, np. lamp elektronicznych

Dostępne analizy n n n n n Analiza stałoprądowa –. DC Analiza dynamiczna liniowa

Dostępne analizy n n n n n Analiza stałoprądowa –. DC Analiza dynamiczna liniowa –. AC Analiza szumów –. NOISE Analiza dynamiczna nieliniowa –. TRAN Analiza parametryczna –. PARAM Analiza wrażliwości –. SENS Analizy statystyczne –. MC, . WCASE Analiza Fouriera (FFT) –. FOUR Optymalizacja

Analiza stałoprądowa – DC Sweep n Zmienną niezależną może być: napięcie źródła napięciowego n

Analiza stałoprądowa – DC Sweep n Zmienną niezależną może być: napięcie źródła napięciowego n prąd źródła prądowego n temperatura n parametr modelu elementu (np. beta tranzystora) n parametr globalny (rezystancja, stosunek rezystancji, . . . ) Układ elektroniczny opisany jest układem równań nieliniowych o rzeczywistych współczynnikach Układ równań jest rozwiązywany metodą Newtona Raphsona Wynikiem analizy są stałe prądy i napięcia w obwodzie Analiza może być zagnieżdżona n n n

Przykład analizy stałoprądowej pomiar charakterystyk wyjściowych tranzystora n Mierzony jest prąd kolektora tranzystora Q

Przykład analizy stałoprądowej pomiar charakterystyk wyjściowych tranzystora n Mierzony jest prąd kolektora tranzystora Q 1 n Zmienną niezależną jest napięcie kolektor emiter tranzystora n Napięcie zmienia się od 0 do 40 V z krokiem 10 m. V n Pomiar jest wykonywany dla prądów bazy równych n 0, 50μA, 100 μA, 150 μA, 200μA, 250μA, 300μA Schemat układu do pomiaru charakterystyk tranzystora

Charakterystyki wyjściowe tranzystora 2 N 3904 i hiperbola strat 300 m. W

Charakterystyki wyjściowe tranzystora 2 N 3904 i hiperbola strat 300 m. W

Analiza dynamiczna liniowa – AC n Zmienną niezależną jest częstotliwość (analiza w dziedzinie n

Analiza dynamiczna liniowa – AC n Zmienną niezależną jest częstotliwość (analiza w dziedzinie n n n częstotliwości) Układ elektroniczny opisany jest układem równań liniowych o zespolonych współczynnikach Elementy nieliniowe są zastąpione małosygnałowymi liniowymi modelami W układzie musi wystąpić co najmniej jedno źródło sygnału sinusoidalnego (prądowe lub napięciowe) Wynikiem analizy są zespolone prądy i napięcia w obwodzie Dostępne charakterystyki: n Amplitudowa n Fazowa n Część rzeczywista, urojona n Opóźnienie grupowe

Parametry analizy AC n Dla wszystkich źródeł sygnałów sinusoidalnych należy podać amplitudę i fazę

Parametry analizy AC n Dla wszystkich źródeł sygnałów sinusoidalnych należy podać amplitudę i fazę (domyślna amplituda wynosi 1, faza 0) n Dla analizy należy podać n typ skali: liniowa, oktawowa, dekadowa n zakres badanych częstotliwości (początek, koniec) i gęstość punktów pomiarowych n Wynikami są zespolone napięcia i prądy, gdy wymuszenie ma wartość domyślną (amplituda 1, faza 0), to wartości napięć i prądów są wartościami funkcji przenoszenia n Analiza jest liniowa i amplituda sygnałów nie wpływa na funkcje przenoszenia, dlatego np. we wzmacniaczu o napięciu zasilania 10 V amplituda napięcia wyjściowego może wynieść 100 V

Analiza dynamiczna nieliniowa Transient (TRAN) n Zmienną niezależną jest czas (analiza w dziedzinie czasu)

Analiza dynamiczna nieliniowa Transient (TRAN) n Zmienną niezależną jest czas (analiza w dziedzinie czasu) n Układ elektroniczny opisany jest układem równań różniczkowych n n (liniowych lub nieliniowych) Rozwiązywane jest zagadnienie początkowe (układ równań różniczkowych plus warunek początkowy) W obwodzie może wystąpić dowolna liczba źródeł sygnałów o b. różnych przebiegach (sinusoidalne, prostokątne, modulowane, odcinkami proste itp. ) Wynikiem analizy są rzeczywiste przebiegi prądów i napięć w obwodzie Analiza stosowana do n n Analizy stanów przejściowych Analizy zniekształceń harmonicznych wzmacniaczy – dostarcza danych dla analizy FFT Analizy generatorów Analizy układów nieliniowych: n n modulatorów i demodulatorów, mieszaczy.

Analiza parametryczna n Analizy DC, AC, TRAN mogą być wykonane wielokrotnie dla różnych wartości

Analiza parametryczna n Analizy DC, AC, TRAN mogą być wykonane wielokrotnie dla różnych wartości wybranego parametru np. rezystancji, pojemności czy bety tranzystora n W wyniku analizy parametrycznej uzyskuje się rodzinę charakterystyk – po jednej charakterystyce dla jednej wartości parametru n Na podstawie obserwacji rodziny charakterystyk można określić optymalną wartość parametru projektowanego układu

Analiza Fouriera (FFT) n Analizie FFT można poddać wynik analizy AC i TRAN n

Analiza Fouriera (FFT) n Analizie FFT można poddać wynik analizy AC i TRAN n Analizy dokonuje się w postprocesorze graficznym PROBE n Podstawowe zastosowania to analiza Fouriera przebiegów czasowych napięć i prądów (wyników analizy w dziedzinie czasu): n n n badanie widma sygnałów wyjściowych układów nieliniowych – mieszaczy, modulatorów i demodulatorów, badanie zniekształceń harmonicznych wzmacniaczy, analiza widmowa generatorów. n Analiza zniekształceń harmonicznych jest częścią analizy TRAN – wyniki w formie tekstowej są dostępne w pliku wyjściowym

Schemat wzmacniacza WE

Schemat wzmacniacza WE