2. Содержание работы

Моделирование – эффективный метод уменьшения трудоёмкости экспериментальных исследований, основанный на замене реальных компонентов их математическими моделями (схемами замещения), содержащимися в библиотеке ЭВМ. После ввода схемы в оперативную память ЭВМ программа автоматически составляет и решает систему уравнений, выдавая результаты в виде показаний измерительных приборов, таблиц или графиков. Electronics Workbench позволяет автоматизировать процесс моделирования различных режимов работы электронного устройства.

Режим постоянного тока. В этом режиме выполняется расчёт схемы в режиме покоя после завершения всех переходных процессов, вызванных подключением источников постоянного тока и напряжения. Для этого программа автоматически составляет схему замещения по постоянному току всего устройства, в которой все индуктивности, источники переменного тока и напряжения закорачиваются, а конденсаторы отключаются. По команде Analysis>DC Operating Point рассчитываются потенциалы всех узлов схемы и токи, отдаваемые источниками энергии во внешнюю цепь. Результаты анализа выдаются в окне в виде карты режимов. Режим DC Operating Point является исходным для всех остальных режимов моделирования. Чтобы исследовать зависимости потенциалов и токов в установившемся режиме от изменения параметров одного или двух источников постоянного тока или напряжения, используется режим моделирования Analysis>DC Sweep. Результаты анализа выдаются в окне в виде статических характеристик. Кроме того, EWB позволяет исследовать и строить графики зависимости потенциала выбранного узла от изменения температуры (режим Analysis>Temperature Sweep>DC Operating Point) и изменения одного из параметров выбранного компонента схемы (режим Analysis>Parametr Sweep>DC Operating Point).

Режим переменного тока. В этом режиме программа рассчитывает частотные характеристики и переходные процессы.

Моделирование начинается с расчёта режима покоя, по результатам которого определяется режим покоя всех нелинейных компонентов и вычисляются дифференциальные параметры их схем замещения.

Затем из схемы устройства исключаются все источники постоянного тока и напряжения, нелинейные компоненты заменяются линейными малосигнальными схемами замещения по переменному току, конденсаторы и катушки индуктивности заменяются их эквивалентными схемами.

В режиме моделирования Analysis>AC Frequency программа рассчитывает частотные характеристики полученной линейной схемы замещения по переменному току. При расчёте частотных характеристик все источники входных сигналов рассматриваются как синусоидальные, а их частота игнорируется. Если в схему включён функциональный генератор сигналов прямоугольной или треугольной формы, сигнал автоматически заменяется на синусоидальный. Затем программа вычисляет и строит в окне графики зависимости амплитуды и фазы напряжений в выбранных узлах схемы от частоты. Амплитудно-частотная характеристика может строиться в линейном, логарифмическом масштабах или в децибелах по отношению к амплитуде входного напряжения.

Переходные процессы рассчитываются по команде Analysis>Trancient, по которой катушки индуктивности и конденсаторы автоматически заменяются эквивалентными схемами, предназначенными для расчёта переходных процессов. Начальные условия устанавливаются программой автоматически или задаются пользователем через диалоговое окно. При анализе переходных процессов время делится на интервалы, для каждого из которых выполняется анализ по постоянному току (DC). Значения параметров источников постоянного тока и напряжения, а также результаты DC анализа на предыдущем шаге используются в качестве начальных условий при расчёте на каждом очередном шаге. Результаты анализа для выбранных пользователем узлов схемы выдаются в окне в виде временных диаграмм напряжений.

Кроме того, EWB позволяет исследовать переходные процессы и зависимости амплитуды и фазы напряжения выбранного узла от изменения температуры (режимы Analysis>Temperature Sweep>Trancient и Analysis> Temperature Sweep>AC Frequency) и изменения одного из параметров выбранного компонента схемы (режимы Analysis>Parametr Sweep>Trancient и Analysis> Parametr Sweep>AC Frequency).