46

1. Введение

Целью изучения дисциплины “Методы анализа и расчета электронных схем” в системе подготовки инженеров по специальности “Промышленная электроника” является формирование знаний и навыков теоретического исследования и проектирования устройств промышленной электроники на основе математического аппарата анализа и расчета электронных цепей, содержащих активные многополюсные компоненты, с использованием средств электронно-вычислительной техники.

Задачи дисциплины: изучение общих положений математического моделирования, анализа и расчета электронных схем; изучение правил формирования операторных и временных математических моделей электронных схем; изучение методов анализа и расчета электронных цепей, основанных на алгебраических, топологических и временных моделях; приобретение практических навыков анализа и расчета электронных схем на основе изученных методов с применением компьютерных технологий математических и инженерных вычислений.

Изучение курса базируется на материале дисциплин “Высшая математика”, ”Информатика”, “Теоретические основы электротехники”, “Твердотельная электроника”, “Аналоговая схемотехника”, “Электронные цепи и микросхемотехника”, “Теория автоматического управления”.

Руководство содержит материалы для организации самостоятельной работы студентов по изучению дисциплины, методические рекомендации по основным разделам тематического плана и примеры выполнения индивидуальных заданий. В приложении к руководству помещен справочный материал, необходимый при анализе и расчете электронных схем.

2. Рабочая программа по дисциплине

Дисциплина изучается в течение 7-го семестра и рассчитана на общую трудоемкость в объеме 100 академических часов, из которых на лекции отведено 26 часов, на практические занятия – 28 часов, на самостоятельную работу – 46 часов. Самостоятельная работа предусматривает освоение лекционного курса, подготовку к 3 контрольным работам, выполнение 2 индивидуальных заданий, самостоятельную проработку отдельных разделов лекционного курса. Формой аттестации по дисциплине является экзаменационная оценка.

Содержание лекционного курса

Общие вопросы анализа, расчета и оптимизации электронных схем. Сущность и этапы математического моделирования. Классификация математических моделей. Параметры электронных схем. Постановка задач синтеза, анализа, расчета и оптимизации электронных схем. Виды расчета и анализа электронных схем.

Математическое описание электронных схем. Классификация электронных схем по математическому описанию. Модели компонентов электронных схем. Аппроксимация характеристик и определение параметров моделей активных электронных компонентов. Топологические модели электронных схем. Формирование операторных уравнений электронных схем в координатных базисах: полном, сокращенном гибридном, однородном, расширенном однородном. Метод эквивалентных схем в матричной форме. Обобщенный матричный метод.

Схемные функции и их анализ. Виды схемных функций, формы их аналитического и графического представления. Частотные и временные характеристики и их параметры. Параметрическая чувствительность электронных схем. Анализ устойчивости электронных схем.

Анализ линейных электронных схем операторными методами. Определение схемных функций по матрично-векторным параметрам электронных схем. Определение схемных функций электронных схем методом сигнальных графов. Расчет частотных и временных характеристик

Анализ электронных схем во временной области. Математическое описание электронных схем в базисе переменных состояния. Реализация математических моделей в базисе переменных состояния. Численные методы интегрирования систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Расчет временных характеристик.

Специализированные методы анализа дискретных электронных схем. Метод припасовывания. Методы усреднения пространства состояния. Метод разностных уравнений.