Радиоэлектроника. Электротехника

Методы автоматизированного расчёта электронных схем в технике связи: Учебное пособие для вузов
Учебное издание

Калабеков Б. А., Лапидус В. Ю., Малафеев В. М.

год издания — 1990, кол-во страниц — 272, ISBN — 5-256-00674-6, тираж — 23000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 330 гр., издательство — Радио и связь

цена: 500.00 руб

Сохранность книги — хорошая

Р е ц е н з е н т ы:
кафедра импульсной и вычислительной техники ЛЭИС им. М. А. Бонч-Бруевича (зав. каф. д-р техн. наук, проф. Л. П. Глазунов)
д-р техн. наук, проф. И. П. Норенков

Формат 60x88 1/16. Бумага офсетная №2. Печать высокая

Излагаются методы формирования математической модели электронных схем, расчёта характеристик передачи, временных характеристик, откликов, устойчивости линейных схем, процессов в нелинейных схемах, чувствительности схем к отклонениям параметров их элементов. Приводятся алгоритмы расчётов, основанные на методе переменных состояния, даётся их программная реализация на языке Бейсик.

Для студентов вузов связи, может быть полезна специалистам, занятым схемотехническим проектированием радиоэлектронных устройств.

Широкая автоматизация исследований и разработок на базе ЭВМ требует соответствующей подготовки инженерных кадров. Среди специалистов и преподавателей вузов распространены две точки зрения на подготовку в области применений ЭВМ. Одна точка зрения заключается в том, что инженер в процессе своей профессиональной деятельности должен пользоваться исключительно универсальными программами и подготовка в вузе в области применений ЭВМ сводится лишь к привитию навыков пользования этими программами. Другая точка зрения предполагает, что инженер в своей деятельности наряду с задачами, при решении которых можно использовать универсальные программы, постоянно встречается с задачами, для которых он должен выбирать метод решения, разрабатывать алгоритм и программу, так как эти задачи не реализуются универсальными программами. В связи с этим в вузах необходимо обеспечить соответствующую подготовку.

Авторы настоящего учебного пособия исходили из убеждения, что подготовку инженеров специальностей радиотехники и связи следует осуществлять на принципах, основанных на второй точке зрения, и инженер указанных специальностей должен в процессе вузовской подготовки изучать методы и алгоритмы, используемые в программных средствах, которые предназначены для анализа процессов в соответствующих устройствах или для проектирования последних.

Подготовка в области применений ЭВМ эффективна, если:
в определённых базовых дисциплинах обеспечиваются необходимая математическая подготовка, связанная с изучением численных методов реализации типовых инженерных задач, алгоритмическая подготовка, предусматривающая изучение приёмов построения алгоритмов этих задач, и лингвистическая подготовка, обеспечивающая описание алгоритмов на одном из универсальных языков программирования (программирование с использованием языков моделирования, управления и т. д. может быть предметом изучения соответствующих профилирующих дисциплин учебных планов специальностей);
последующая специальная подготовка будет реализована через большое число общетехнических и специальных дисциплин учебных планов. При этом в каждой дисциплине должны изучаться вопросы применений ЭВМ, органически связанные с основным содержанием этих дисциплин. Совокупность таких вопросов, рассматриваемых в различных дисциплинах, должна обеспечивать необходимую полноту подготовки, а временная последовательность их изучения должна быть подчинена требованиям их логической взаимосвязи в единой системе подготовки в области применений ЭВМ.

Трудности, с которыми сталкиваются при изучении вопросов применений ЭВМ, в основном вызваны тем, что эти вопросы недостаточно отражены в учебной литературе. В надежде восполнить этот пробел авторы при написании данной книги ставили перед собой цель представить в ней в соответствующей методической обработке материал, предназначенный для изучения вопросов применений ЭВМ в группе дисциплин специальностей радио- и электросвязи, имеющих схемотехническую направленность.

Материал гл. 1—6 ориентирован на использование в дисциплинах общеинженерной подготовки, связанных с изучением теории линейных и нелинейных электрических цепей, электронных приборов. Здесь рассматриваются машинные модели некоторых типов электронных приборов, формирование математической модели цепей и расчёт их характеристик.

В последующих главах содержится материал, который предназначен для использования при изучении специальных дисциплин. Он охватывает следующие вопросы: прохождение сигналов через высокодобротные цепи, включая расчёт мгновенных значений отклика, огибающих амплитуды, фазы, частоты отклика; вопросы прохождения через цепи модулированных колебаний; расчёт искажений сигналов в цепях; устойчивости цепей против самовозбуждения, чувствительности их характеристик к отклонениям параметров элементов, анализ влияния разброса параметров элементов.

Книга имеет следующие особенности.
1. Изложение основано на использовании метода переменных состояния, выбор которого вызван следующими причинами. Метод узловых потенциалов используется в программах САПР определённого класса радиотехнических устройств. В задачах же исследований и разработок, при решении которых не используются программы САПР, отдают предпочтение методу переменных состояния. Такие задачи типичны для радиотехники и связи. Кроме того, метод переменных состояния имеет широкое применение при анализе различных систем и сетей связи. Таким образом, использование данного метода обеспечивает единство подходов при анализе устройств, систем, сетей связи.
2. Приводятся примеры, а также задачи, предназначенные для самостоятельной работы студентов.
3. В каждом виде расчётов рассматриваются методы и алгоритмы, основанные на этих методах, а также приводятся программы, реализующие алгоритмы. Таким образом, пособие содержит материалы, которые могут быть использованы в качестве программного обеспечения лабораторного практикума, практических занятий, курсового и дипломного проектирования.
4. При написании программ был использован алгоритмический язык Бейсик и предусмотрена ориентация на микроЭВМ (мини-ЭВМ). Приведённый в книге достаточно обширный набор программ позволяет читателю легко строить программы расчётов с различными условиями. Для обеспечения большей ясности авторы в ряде случаев избегали программистских ухищрений, направленных на повышение эффективности программ.

Б. А. Калабековым написаны введение, гл. 1, 2, §§ 3.1, 3.2, 3.4, 3.8, 3.9, гл. 4, §§ 6.1, 6.3, 6.5, гл. 7, 8, 9, 11 (кроме § 11.4), 12 (кроме § 12.5), 14 (кроме § 14.4); В. Ю. Лапидусом написаны §§ 3.3, 3.5, 3.7, 3.10, 5.3, 6.2, 6.4, 11.4, 12.5, 14.4, приложение; В. М. Малафеевым написаны § 3.6, гл. 5 (кроме § 5.3), 10, 13, 15.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предисловие	3
Введение	6
В.1. Основные направления применения вычислительной техники	6
В.2. Элементы алгебры матриц	12

Г л а в а 1. ПОДГОТОВКА ДАННЫХ СХЕМЫ ДЛЯ ВВОДА В ЭВМ	20

1.1. Построение эквивалентной схемы	20
1.2. Ввод данных схемы в ЭВМ	27

Г л а в а 2. ФОРМИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛИНЕЙНОЙ
ЦЕПИ	31

2.1. Компонентные и топологические уравнения	31
2.2. Метод переменных состояния. Структура математической модели
линейной цепи	43
2.3. Алгоритм формирования математической модели цепи, не
содержащей особенностей	46
2.4. Формирование математической модели цепи, содержащей особенности	53
2.5. Формирование математической модели цепи, содержащей управляемые
источники	57
Упражнения	59

Г л а в а 3. РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ	61

3.1. Характеристики линейной цепи	61
3.2. Расчёт передаточной функции	62
3.3. Программа расчёта передаточной функции	67
3.4. Расчёт частотных характеристик с использованием передаточной
функции	71
3.5. Программа расчёта частотных характеристик с использованием
передаточной функции	75
3.6. Алгоритм расчёта частотных характеристик с использованием
непосредственно уравнений математической модели цепи	80
3.7. Программа расчёта частотных характеристик с использованием
непосредственно уравнений математической модели цепи	81
3.8. Алгоритм расчёта переходной и импульсной характеристик	84
3.9. Алгоритм расчёта отклика цепи на произвольные воздействия	93
3.10. Программа расчёта переходной, импульсной характеристик и
отклика цепи на произвольное воздействие	97
Упражнения	104

Г л а в а 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ	106

4.1. Математическая модель цепи с нелинейными реактивными элементами	106
4.2. Математическая модель цепи с нелинейными резистивными элементами	107

Г л а в а 5. ОТКЛИК НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ НА ПРОИЗВОЛЬНОЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ	114

5.1. Методы решения нелинейных алгебраических уравнений	114
5.2. Расчёт статического режима электронной схемы	119
5.3. Программа расчёта отклика нелинейной цепи	121

Г л а в а 6. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В ВЫСОКО ДОБРОТНЫХ УСТРОЙСТВАХ	124

6.1. Расчёт отклика цепи с использованием передаточной функции	124
6.2. Программа анализа процессов по известной передаточной функции	129
6.3. Алгоритм анализа процессов по известной частотной характеристике	132
6.4. Программа анализа процессов по известной частотной характеристике	139
6.5. Алгоритм анализа процессов с использованием математической
модели цепи	143
Упражнения	145

Г л а в а 7. ПРОХОЖДЕНИЕ МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ ЧЕРЕЗ
ЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ	146

7.1. Анализ амплитудно-модулированных сигналов в линейных цепях	146
7.2. Анализ частотно-модулированных сигналов в линейных цепях	149

Г л а в а 8. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЁТА ПЛОХО ОБУСЛОВЛЕННЫХ СХЕМ	155

Г л а в а 9. РАСЧЁТ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ В ЭЛЕКТРОННЫХ
УСИЛИТЕЛЯХ	159

9.1. Искажения в цепи, содержащей нелинейные резистивные элементы
с характеристикой вида i_H=Ψ(u_H)	159
9.2. Искажения в цепи, содержащей нелинейные резистивные элементы
с характеристикой вида u_H=ψ(i_H)	164
9.3. Искажения в цепи, содержащей нелинейные ёмкостные элементы	166
9.4. Некоторые особенности использования метода присоединённой схемы	169

Г л а в а 10. РАСЧЁТ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕЛИНЕЙНЫХ
УСТРОЙСТВАХ	170

Г л а в а 11. РАСЧЁТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СХЕМЫ К ОТКЛОНЕНИЯМ
ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ	174

11.1. Метод присоединённой схемы	174
11.2. Алгоритм расчёта влияния отклонений параметров элементов на
частотные характеристики цепи	185
11.3. Алгоритм расчёта влияния отклонения параметров элементов на
временные характеристики цепи	186
11.4. Программа расчёта чувствительности	193
Упражнения	196

Г л а в а 12. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РАЗБРОСА ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ
НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ УСТРОЙСТВА	198

12.1. Постановка задачи	198
12.2. Метод малых отклонений	200
12.3. Метод случайных испытаний (метод Монте-Карло)	203
12.4. Формирование последовательностей случайных чисел	210
12.5. Программа формирования случайных последовательностей	217
Упражнения	219

Г л а в а 13. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ	220

13.1. Анализ устойчивости против самовозбуждения	220
13.2. Программа расчёта запаса устойчивости против самовозбуждения	227
Упражнения	229

Г л а в а 14. СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СИГНАЛОВ	229

14.1. Аналоговые и цифровые сигналы	229
14.2. Дискретное преобразование Фурье	232
14.3. Быстрое преобразование Фурье	234
14.4. Программа быстрого преобразования Фурье	240
Упражнения	242

Г л а в а 15. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ	243

15.1. Общие сведения о системах автоматизированного проектирования	243
15.2. Основные требования к техническим средствам САПР	246
15.3. Взаимодействие человека и технических средств в САПР	247
15.4. Математические методы автоматизированного проектирования РЭА	249

П р и л о ж е н и е	253
П.1. Принципы построения приводимых в книге программ и приёмы их
использования	255
П.2. Программа формирования матриц уравнений математической
модели цепи	254
П.З. Программа ввода матриц математической модели цепи	262
П.4. Программа решения системы линейных уравнений	263
П.5. Программа построения графика	264

Список литературы	267
Список программ	268

Книги на ту же тему

Алгоритмы анализа электронных схем. — 2-е изд., перераб. и доп., Сигорский В. П., Петренко А. И., 1976
Методы машинного расчёта электронных схем, Калахан Д., 1970
Машинные методы анализа и проектирования электронных схем, Влах И., Сингхал К., 1988
Численно-аналитическое моделирование радиоэлектронных схем, Гридин В. Н., Михайлов В. Б., Шустерман Л. Б., 2008
Моделирование и оптимизация на ЭВМ радиоэлектронных устройств, Бененсон З. М., Елистратов М. Р., Ильин Л. К., Кравченко С. В., Сухов Д. М., Удлер М. А., 1981
Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем, Бубенников А. Н., 1989
Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре, Зельдин Е. А., 1986
Электронные схемы: 1300 примеров, Граф Р., 1989
Печатные схемы: Их конструирование и применение, Дьюкс Д. М., 1963

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Радиоэлектроника. Электротехника

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему