1.4 Классификация задач схемотехнического проектирования
1.4.1. Классификация по исходным данным и результату
Данную классификацию будем проводить, разделяя задачи по совокупности:
ДАНО + ОПРЕДЕЛИТЬ
Рисунок 1.2
1.4.1.1 Моделирование
Применяется для разработки моделей полупроводниковых приборов, микросхем, блоков.
Дано:
входной сигнал,
выходной сигнал.
Определить:
модель
вход выход
Модель
Рисунок 1.3
В теории систем эта задача называется задачей идентификации. Заключается в определении:
структуры модели.
значений ее параметров.
Пример: Эквивалентная схема полупроводникового диода
Rутечки
Rбазы
Рисунок 1.4
Параметры структуры определяют обычно на основе численных методов оптимизации. Этот режим существует в ряде пакетов в том числе и в Micro CAP 5.2
1.4.1.2 Однократный анализ
вход выход
Модель
x y
f(x)
Рисунок 1.5
Дано:
входной сигнал
модель
Определить:
выход
y = f(x) – функция, связывающая вход и выход.
Y = F*X, где F - оператор (любой и нелинейный).
Примеры однократного анализа:
- анализ во временной области.
- анализ одной частотной точки в частотной области.
- анализ на постоянном токе в одной рабочей точке.
Анализ в диапазоне токов, например 0,1÷1 А – неоднократный анализ (т.к. ток меняется).
1.4.1.3 Многовариантный анализ
Отличается от 2-й задачи наличием диапазона изменения входного сигнала (диапазона изменения внутреннего параметра).
Дано:
входной сигнал,
модель,
диапазон изменения входного сигнала.
Определить:
семейство выходных характеристик
вход выход
Модель
x,∆x y,∆y
f(x)
Рисунок 1.6
Примеры многовариантного анализа
а) анализ в диапазоне частот,
б) анализ на постоянном токе в диапазоне входных воздействий,
в) статистический анализ при различных реализациях варьируемых параметров в пределах допуска,
г) анализ в диапазоне температур.
Результат анализа - семейство выходных характеристик. Оптимальную зависимость среди полученного семейства выбирает при данном виде моделирования сам пользователь.
1.4.1.4 Параметрическая оптимизация
Дано:
входное воздействие,
диапазон изменяемых параметров,
модель устройства,
целевая функция – это зависимость, позволяющая среди семейства выходных характеристик выбрать оптимальную.
Примеры целевых функций:
а) максимум коэффициента усиления.
б) равномерность частотной характеристики.
Определить:
- оптимальную выходную характеристику.
- оптимальное значение изменяемого параметра.
В настоящее время большинство пакетов схемотехнического проектирования содержат в своем составе (или могут содержать) модуль оптимизации. Пакеты MicroCAP 7, Microware Office 2000, OrCAD, Protel, PCAD включают режим оптимизации.
Эффективно задача оптимизации решается обычно при варьировании от 1-го до 5–ти параметров.
Структурная оптимизации в пакетах не организована.