ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Задачи схемотехнического проектирования из "Экстремальные задачи при схемотехническом проектировании в электронике " Задачи схемотехнического проектирования делятся на задачи синтеза, анализа и оптимизации. [c.20] Задача синтеза конфигурации принципиальной электрической схемы в общем случае неалгоритмизироваиа. Для нелинейных электронных схем она решается инженером на основе знания типовых решений, накопленного опыта и интуиции, для линейных схем может быть формализована и потому ее выполнение становится возможным с помощью вычислительных машин. [c.20] Алгоритмы синтеза линейных схем включают в себя алгоритмы аппроксимации и алгоритмы реализации схемных функций. Задается функция схемы в виде отношения полиномов комплексной частоты, которую необходимо реализовать с помощью какой-либо схемы. Так как не любая заданная функция может быть реализована в реальной схеме, то сначала заданная функция аппроксимируется некоторой функцией из множества функций, физически реализуемых. Далее по аппроксимированной функции синтезируется схема. [c.20] Анализ электрических процессов в схеме в заданной отображающей точке назовем одновариантньш анализом. Одновариантный анализ может выполняться экспериментальными или расчетными методами. Экспериментальный анализ при проектировании предполагает построение экспериментального макета и сводится к измерению токов п напряжений в схеме с помощью измерительных приборов. Использование расчетных методов подразумевает замену экспериментального макета (физической модели) математической моделью схемы М.Ь С). Математической моделью схемы называется система уравнений, отображающая электрические процессы в схеме и представленная в форме, допускающей непосредственное применение какого-либо из известных методов для ее решения. Процесс получения ММС будем называть моделированием схемы . ММС формируется на основе математических моделей отдельных компонентов. Ма тематическая модель компонента (ММК) есть система уравнений, отображающая электрические процессы в компоненте и представленная в форме, допускающей непосредственное применение какого-либо из известных методов моделирования схем для объединения данной ММК с математическими моделями других компонентов. Процесс получения ММК называется моделированием компонента. [c.22] Практически в электронной схеме всегда имеются инерционные компоненты, для которых токи и напряжения связаны дифференциальной зависимостью. Поэтому в общем случае математической моделью схемы является система дифференциальных уравнений. [c.22] Основным видом одновариантного анализа нелинейных электронных схем является анализ переходных процессов, при котором определяются зависимости переменных состояния от времени V(t) при заданных X и Q. По известным (t) могут быть найдены временные зависимости токов, напряжений и мощностей любых компонентов схемы и вычислены выходные параметры-функционалы этих зависимостей. ММС при этом есть система (1.8а) или (1.86). При V(t)=0 будут 1юлучены стационарные значения переменных состояния, т. е. при анализе переходных процессов будет выполнен и анализ статических состояний схемы. [c.23] Система (1.9) становится ММС при статическом анализе. [c.23] При выполнении анализа переходных процессов или частотных характеристик обычно получаются сведения и об устойчивости схемы, т. е. сведения о том, возбуждается схема или нет, Игюгда анализ устойчивости схем выделяется в отдельный вид одновариантного анализа, если этот анализ выполняется иными методами, чем анализ переходных процессов или частотных характеристик. В частных случаях в отдельный вид одповариантного анализа может быть выделен анализ стационарных режимов колебаний в нелинейных электронных схемах. [c.24] По результатам одновариантного анализа могут быть найдены выходные параметры типа функционалов. Как правило, для определения пороговых выходных параметров приходится выполнять ряд вариантов решения уравнений ММС при изменении значений некоторого внешнего параметра. Назовем задачу определения совокупности выходных параметров задачей анализа работы схемы. [c.24] Многовариантный анализ заключается в многократном решении задачи определения выходных параметров в итерационном цикле проектирования, т. е. включает в себя одновариантный анализ и межвариантные модификации внутренних и внешних параметров. [c.24] Задачи многовариантного анализа могут быть типовыми и нетиповыми. К типовым задачам относятся такие, которые приходится решать при проектировании различных схем по одним и тем же алгоритмам межвариаптных модификаций параметров X и Q. Важнейшими типовыми задачами многовариантного анализа являются анализ чувствительности и статистический анализ. [c.24] Статистический анализ направлен на получение той или иной информации о рассеянии выходных параметров вследствие случайного характера параметров компонентов. [c.25] Как уже отмечалось в предыдущем параграфе, результаты статистического анализа служат для оценки процента выхода годных по электрическим параметрам схем, выбора тестовых норм и выбора допусков на параметры пассивных компонентов. [c.25] Нетиповые задачи многовариантного анализа выполняются по алгоритмам межвариаптных модификаций параметров, определяемых разработчиком схемы в каждом конкретном случае. Примером такой задачи может быть определение зависимости некоторых выходных параметров от избранных параметров компонентов в том или ином диапазоне изменения последних. [c.25] Оптимальной точки X, в которой выбранная целевая функция Р( ) достигает экстремума. [c.26] Обычно при решении оптимальной задачи некоторые внутренние параметры известны и при поиске экстремума целевой функции остаются постоянными. Те внутренние параметры, которые подлежат расчету и, следовательно, при поиске изменяются, называются управляемыми параметрами. Обозначим вектор управляемых параметров W, пространство управляемых параметров — ШП. Очевидно, что ШбШП, ШПсХП, целевая функция является функцией управляемых параметров / ( ). [c.26] Вторая проблема, связанная с решением экстремальной задачи, заключается в определении стратегии поиска в пространстве управляемых параметров, т. е. в выборе метода оптимизации. Естественно, что количество отображающих точек, в которых может быть выполнен анализ и по его результатам вычислена целевая функция, является ограниченным. Поэтому простой перебор точек невозможен и необходимо выбрать такой метод оптимизации, который приводил бы к цели за небольшое количество шагов поиска. Количество шагов поиска или, другими словами, количество точек, в которых приходится вычислять целевую функцию, лежащих на пути от исходной точки исх к оптимальной точке, называется потерями на поиск. [c.26] Если вернуться к блок-схеме процесса проектирования (см. рис. 2), можно заметить, что задача расчета оптимальных значений параметров компонентов разбивается на две. Первая задача может быть названа оптимизацией активного компонента (см. рис. 2, блоки 2в и 2г). Здесь целевая функция должна быть связана с требованиями к электрическим параметрам компонента, а управляемыми параметрами являются структ фные параметры (в частном случае только геометрические параметры). Вторая задача — расчет оптимальных значений параметров пассивных компонентов — часто просто называется оптимизацией схемы (см. рис. 2, блоки 1г и 1д). Здесь управляемые параметры — параметры пассивных компонентов, а целевая функция должна быть связана с техническими требованиями ТТ к выходным параметрам. [c.26] Отметим также следующие экстремальные задачи схемотехнического проектирования. [c.26] Вернуться к основной статье