23. Абстрактні типи даних, правила і засоби їх формування.

При розв’язанні різних задач можна використовувати абстрактні типи даних, які дозволяють створювати … за допомогою високорівневих …

За рахунок застосування абстрактних типів даних (АТД) можна розділяти абстрактні (концептуальні) трансформації, які виконують програми над цими даними від будь-якого конкретного подання структури даних і будь-якої реалізації алгоритму.

Застосування абстрактних конструкцій звільняє від проблеми конкретної реалізації. Але з іншого боку необхідно враховувати складність реалізації і продуктивність програми.

Для створення нового рівня абстракції необхідно визначити абстрактні об’єкти з якими доведеться маніпулювати, і операції які можна виконувати над ними. Тобто ми повинні реалізовувати дані у певній структурі даних і операції над ними.

Мова програмування С++ надає важливе і зручне розширення для механізму структур, яке називається класом. Класи дуже зручні для створення рівнів абстракції і тому розглядаються, як первісний інструмент для роботи з АТД.

АТД – це тип даних (набір значень і сукупність операцій над ними), доступ до якого здійснюється виключно через інтерфейс. Програму, яка використовує АТД називають клієнтом. А програму, яка містить специфікації цього типу даних – реалізацією.

У випадку АТД, клієнтські програми не мають доступу до значень даних ніяким іншим способом окрім, як за допомогою операцій, що містяться в інтерфейсі. Подання цих даних і функцій, які реалізують ці операції, знаходяться в реалізації і повністю відокремлені інтерфейсом від клієнта. Такий підхід відповідає принципу інкапсуляції у об’єктно-орієнтованому програмуванні. У випадку АТД кажуть, що інтерфейс є не прозорим: клієнт не може бачити реалізацію через інтерфейс.

Приклади АТД

- Список

- Стек

- Черга

- Асоціативний масив

30. Математичні моделі біполярного транзистора програми Spice

Загальна форма моделі транзистора має вигляд:

Qnnn ім’я_вузла колектора ім’я _вузла бази

+ім’я_вузла _емітера< ім’я_вузла _підкладинки>

+ім’я_моделі <коефіцієнт кратності> <OFF>

+<IC=початкова напруга база-емітер, початкова напруга колектор-емітер>

+<TEMP=температурна компонента>

Окрім вузлів, з якими зв’язані база, емітер та колектор, можна вказати додатковий вузол – вузол підкладки. Якщо цього не зробити, за замовчуванням вважається, що підкладка зв’язана з землею. У програмі Spice реалізовано модифіковану модель транзистора Гумеля-Пуна. В цій моделі враховано три нелінійні ефекти:

Ефект Ерлі – вплив розширення ОПЗ на струм зв’язку між колектором та емітером

Рекомбінацію в області об’ємного заряду емітерного переходу за малих напруг емітер-база.

Зменшення коефіцієнту підсилення струму за великих струмів.

Ця модель автоматично спрощується до моделі Еберса-Мола, якщо не вказані додаткові параметри.

Нижче наведені еквівалентні схеми моделей:

Рис. 1 Модель Гумеля-Пуна

Рис 2 Модель Еберса-Молла

Нижче наведено всі параметри моделі:

Крапками позначені параметри, властиві лише моделі Гумеля-Пуна.

Режим транзистора за постійним струмом в моделі розраховується за рівняннями:

У моделі враховано об’ємні опори бази, колектора та емітера, причому опір бази може залежати від базового струму. Ефекти накопичення заряду описуються часом переносу заряду у прямому та інверсному режимі. Температурна залежність струму насичення визначена шириною забороненої зони матеріалу і температурним коефіцієнтом струму насичення.

Ємність переходів транзистора описується аналогічно ємності переходу діода, тобто має дві складові: дифузійну та бар’єрну ємності. Ємність переходу база-колектор має дві складові-ємність між внутрішньою базою і колектором та ємність між зовнішніми виводами. В моделі також враховано ємність між колектором і підкладкою.

Температурні залежності параметрів транзистора визначаються рівностями:

Модель враховує залежність коефіцієнта підсилення, струмів насичення, контактної різниці потенціалів, бар’єрної ємності та ширини забороненої зони від температури.

При розрахунку АЧХ та перехідної характеристики враховується затримка проходження сигналу через транзистор. Це робиться шляхом введення додаткового фазового зсуву, величина якого лінійно залежить від частоти.

Параметр PTF визначає величину цієї затримки.