Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время иироко внедрится технические средства и методы автоматизированного проектирования [АПР - Coiputer Aided Design - САО). Передовые позиции в АПР занима-?т автоматизация проектирования схем, элементов и.узлов вычислительна техники и систем управления. АПР схем - всегда первый этап в создании интегральных и гибридных микросхем. В этой области большую юль сыграли теоретические полояения, разработанные такими известными ^следователями как CALAHAH D., HflTCHEL Є., BRANIH F.. KATZEHELSON J. Ш), Сигорский В.П., Норенков И.П.. Петренко А.И. Ильин 8.Н., іондаренко В.М.(СССР), NERRETER Н. (ФРГ) и другими специалистами.
В работах CALAHAH'a впервые для интерпретации итерационного іроцесса расчета диодно-резисторных схем использованы эквивалентные :хемы (conpanion aodel, у более поздних авторов - итеративные схемы амецения.ЯСЗ) и упомянуты задачи расчета диодно-резисторных схем ри изменящихся сигналах источников, как разновидность задач рас-ета статики. Их моано назвать задачами квазистатики, т.к. в таких хемах отсутствуют реактивные элементы.
Бондаренко В.Н. предловил Суммирование результатов расчета от онвчннх Приращений сигналов источников (СКП), как метод расчета татических режимов нелинейных электронных схем. Кратко мы называем тот кетод атэтодом приращений.
В работах Ильина В.Н. впервые сформулирован принцип двияущей-я области сходимости (ДОС), как методологическая основа для рассмо-рения и сравнения различных итерационных процедур расчета режимов злинейных схем и устройств. .
Перед автором диссертации была поставлена актуальная задача «лиза статики и квазистатики ряда устройств систем управления и ^числительной техники с помощью алгоритмов и программ,разработанн-і в результате сравнительного изучения методов итераций на основе ]3 и методологии принципа ДОС.
Работа проведена в соответствии с планом НИР кафедры "Промыш-шная электроника" Ташкентского государственного технического уни-ірситата СТавГТЗ) (г.Ташкент, Республика Узбекистан).
Целью работы являются создание алгоритмов,программ и рекомен-щий для выполнения и выполнение анализа статики и квазистатики юдно-разисторных схем замещения элементов управляющих и вычислите->ннх устройств на основе изучения процессов итерационного поиска іаимов этих схем с точки зрения принципа ДОС. Указанная цель дости-
- 4 -гается ревениен следующих задач:
Углубление и расширение теории эквивалентного представления итерационных процедур в нелинейных устройствах с помощью электрических схем (итеративных схем замещения).
Сравнение свойств методов наращивания и приращений сигналов источников как вариантов реализации принципа ДОС.
Разработка новых алгоритмов и программ анализа диодно-резисторных схем для решения методом наращивания задач статики и квазистатики.
Разработка методики и ревение ряда слоеных задач статики и квазистатики элементов вычислительной техники и систем управления.
Методы и средства исследования:
- Для анализа диодно-резисторных схем использованы методы вы
числительной математики и теоретической электротехники ;
изучение алгоритмических и функциональных особенностей ите
рационных процедур в нелинейных схемах выполнено графо-аналі
тическим методом ; для изучения сходимости и оценки парамет
ров итерационных процедур использован вычислительный экспе
римент на ЦВН"НЕШГ и ПЗВН IBM PC АТ/286; созданные програм
мы написаны на языках FORTRAN и PASCAL.
Научная новизна состоит в углублении некоторых половений теории анализа статики и квазистатики управляющих и вычислительных устройств и в разработке алгоритмов расчета диодно-резисторных схем замещения этих устройств. Основные результаты, выносимые на завиту:
- Рассмотрены особенности расчета токов и напрявений'диодов
с использованием нелинейных характеристик и.линейных итеративных схем замещения. Показано, что после определения очередного линейного приблиаения напряяения на диоде У&м+{ целесообразно, используя граничное значение VJk: при Ydmii > Дйк - рассчитывать iAm-ti по ИСЗ с последующим уточнением Vjttftis(tJmt}iM> обратной характеристике диода, при"\Йп,,]'1.^1Й/ -рассчитывать ЇЛю*1 по характеристике диода;
Варианты итерационного поиска рабочей точки диода представлены в виде ИСЗ для полных сигналов , их приращений и комбинаций приращений и полных сигналов. Дана графическая интерпретация этих итерационных процедур .
Два известных способа развертки сигналов источников, применяемые для улучшения сходимости процесса итерации, изучены, как варианты реализации принципа ДОС (метод наращивания и
- 5 -метод приращений сигналов источников).Показано, что только метод наращивания в чистом виде обеспечивает решение задачи статики при малом числе шагов развертки;
- Показана возможность ревения задач квазистатики методом на
ращивания. Разработан и реализован алгоритм решения задачи
квазистатики диодно-резисторннх схем методом наращивания и
пакет программ NERET3, реализующий этот алгоритм.
Практическая ценность и внедрение обнаруживаются в том, что :
Материал глав 1,2 полностьп и гл.З частично будет использован автором в преподавательской деятельности в университете г. Халеб (Сирия). Этот материал будет такне использован в учебном процессе кафедры "Промыиленная электроника" ТашГТЙ.
Определена граничная величина "%1,< для программ,реализующих классический подход к расчету статики ("Vj^ = O.kl В ) и для программ, реализующих ДОС путем развертки сигналов источников (%«:= 4 6 ).
Для вычислительных экспериментов и проверки новых положений, теории разработан ряд программ и пакетов программ NERET, с помощью которых решен ряд практически ванных задач имитационного моделирования элементов вычислительной техники и автоматики. Результаты моделирования позволяют рекомендовать разработанные алгоритмы и программы для применения в инае-
" нер"ной практике автоматизированного проектирования статических ревимов аналоговых и цифровых электронных схем .
Получено решение задачи статики схем на биполярных транзисторах: стабилизатора тока и вентиля И-НЕ ТТЛ с открытым коллектором - с исполБзованием схем замещения на основе диодно--резисторной модели Зберса-Нолла. Построена ИСЗ этой модели.
Получены доказательства того,что задача расчета особого режима трехфазного мостового выпрямителя может быть решена только с использованием монотонно нелинейных характеристик диодов. В вычислительном эксперименте получено достоверное, физически объяснимое распределение напряяений на диодах.
-«'Пакеты программ NERET будут применены автором в учебной " практике автоматизированного проектирования статических режимов электронных схем в университете г.Халеб. Аналогичное внедрение планируется в ТааГТУ. Достоверность результатов, полученннх в диссертации, подверяда-зтся их сравнением с результатами физического моделирования и имита-іионного моделирования, полученных ранее другими авторами.
- є -
Апробация работы. Материалы диссертации долонены на меядународ-ной конференции " Системный анализ, моделирование и управление слоеными процессами и объектами на базе ЭВМ" в 1992 и 1993 годах,на научных семинарах кафедры "Промышленная электроника" ТаиГТН и кафедры Электроники университета г. Халеба в 1992 и 1993г.
Публикации, Основное содернание диссертации отражено в двух расширенных тезисах 11,23 и статье [31.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содераание изловено на 136 стр. машинописного текста, включая 32 рисунков, прилоаение на 25 стр., перечень используемой литературы из 52 названий.
