Metody opisu i symulacji układów elektronicznych

autor:J. Ogrodzki

Wydawnictwo: OWPW

 

Niniejsza monografia poświęcona jest metodom formalnego opisu układów elektronicznych i opartej na tym opisie komputerowej symulacji. W procesie projektowania i fabrykacji współczesnych układów scalonych symulacja komputerowa jest nieodzownym narzędziem wspomagającym.
Przytoczono podstawowe, najbardziej rozpowszechnione modele elementów półprzewodnikowych, by na ich podstawie wprowadzić Czytelników w dziedzinę opisów matematycznych układów fizycznych. Opisy te mogą mieć postać równań algebraicznych, różniczkowych zwyczajnych lub cząstkowych, lub, co jest równoważne, sieci elektrycznej, czyli połączenia wyidealizowanych elementów elektronicznych.
Monografia zajmuje się tylko układami o stałych skupionych, a więc takimi, w których długość fali sygnału zmiennego jest dużo większa od rozmiarów
geometrycznych układu.

 

spis treści:

 

Przedmowa ...................................................................................................................................... 7
Wykaz częst o używanych skrótów ................................................................................................. 9
ROZDZIAŁ 1. PODSTAWY FORMALNEGO OPISU UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH ..... 11
1.1. Modelowanie .......................................................................................................................... 11
1.2. Opis matematyczny topologii sieci ......................................................................................... 17
1.3. Opis matematyczny gałęzi sieci .............................................................................................. 20
1.4. Równania kanoniczne sieci ..................................................................................................... 21
1.5. Zmodyfi kowana metoda potencjałów węzłowych do formułowania równań sieci nieliniowych
............................................................................................................................. 24
1.6. Algorytmiczne formułowanie równań sieci *** ..................................................................... 26
1.7. Równania stanu *** ................................................................................................................ 30
Bibliografi a ..................................................................................................................................... 36
ROZDZIAŁ 2. ANALIZA ODPOWIEDZI STAŁOPRĄDOWYCH SIECI NIELINIOWYCH ..... 38
2.1. Odpowiedź stałoprądowa sieci i równania ją opisujące ........................................................ 38
2.2. Rozwiązywanie równań DC metodami numerycznymi ......................................................... 41
2.2.1. Podstawy teoretyczne metody Newtona-Raphsona .................................................... 41
2.2.2. Implementacja Metody Newtona-Raphsona w analizie punktu pracy (OP) ............... 44
2.2.3. Metoda quasi-Newtona-Raphsona z tłumieniem kroku .............................................. 53
2.2.4. Metoda Newtona-Raphsona z numeryczną estymacja macierzy pochodnych ............ 56
2.3. Analiza charakterystyk stałoprądowych (analiza DC) ............................................................ 59
2.3.1. Algorytm analizy DC .................................................................................................. 59
2.3.2. Metody kontynuacji w analizie OP ............................................................................. 62
2.4. Algorytmiczne układanie równań DC sieci *** ..................................................................... 64
2.4.1. Wprowadzenie ............................................................................................................. 64
2.4.2. Sieć iteracyjna i równania iteracyjne bezpośrednie .................................................... 65
2.4.3. Sieć iteracyjna i równania iteracyjne przyrostowe ...................................................... 68
2.4.4. Test stopu NR w przypadku układania równań na podstawie sieci iteracyjnych ....... 70
Bibliografi a ..................................................................................................................................... 72
ROZDZIAŁ 3. ANALIZA ZMIENNOPRĄDOWA (AC) SIECI .................................................. 74
3.1. Odpowiedź AC i równania AC sieci liniowych .................................................................... 74
3.2. Odpowiedź AC i analiza AC sieci nieliniowych ................................................................... 78
3.3. Realizacja algorytmu analizy AC .......................................................................................... 81
3.4. Algorytmiczne formułowanie równań do analizy AC *** ..................................................... 86
Bibliografi a ..................................................................................................................................... 88