Komputerowa analiza układów elektronicznych małych i wielkich częstotliwości

stacjonarne

III stopnia

wybieralny

W 14/+, L/16

Brak przedmiotów wprowadzających

Dyscyplina naukowa studiów: Elektronika, Telekomunikacja

dr hab. inż. Andrzej Dobrowolski

dr inż. Adam Rutkowski

W ramach przedmiotu przedstawione zostaną następujące treści kształcenia:

Komputerowe formułowanie równań obwodu, analiza stałoprądowa obwodów liniowych i nieliniowych, małosygnałowe analizy częstotliwościowe i analizy statystyczne, analiza czasowa, dynamiczna zmiana kroku, wprowadzenie do programu SPICE, macierzowy opis obwodów mikrofalowych, analiza obwodów mikrofalowych przy użyciu grafów przepływu sygnałów, wprowadzenie do programu GENESYS.

Omawiane na wykładach zagadnienia zostaną przećwiczone praktycznie w ramach ćwiczeń laboratoryjnych, a zasadniczym efektem kształcenia, będzie nabycie umiejętności stosowania metod numerycznych i symulacyjnych do rozwiązywania problemów projektowych w elektronice i telekomunikacji oraz dokumentowania wyników obliczeń i symulacji.

Wykłady realizowane są w formie werbalno-wizualnej prezentacji następujących treści:

1. Komputerowe formułowanie równań obwodu.

Komputerowe modele elementów układu. Zmodyfikowana metoda węzłowa. Algorytmizacja procesu formułowania równań oraz metody ich rozwiązywania.

2. Analiza stałoprądowa obwodów nieliniowych.

Algorytm Newtona-Raphsona. Modele iterowane elementów. Modyfikacje poprawiające zbieżność obliczeń.

3. Małosygnałowe analizy częstotliwościowe i analizy statystyczne.

Analiza stanu ustalonego. Analiza zniekształceń nieliniowych. Analiza szumowa (modele szumowe). Analiza wrażliwości. Analizy Monte Carlo i Worst Case.

4. Analiza czasowa.

Metody całkowania numerycznego w kontekście sieci stowarzyszonej. Zbieżność i stabilność algorytmów. Modele stowarzyszone. Dynamiczna zmiana kroku.

5. Wprowadzenie do programu SPICE.

Rodzaje analiz, zasady opisu układu, instrukcje sterujące. Język ICL. Przegląd implementacji programu SPICE.

6. Analiza układów mikrofalowych.

Łańcuchowa macierz rozproszenia. Macierz rozproszenia z połączeniami obwodu. Grafy przepływu sygnałów.

7. Wprowadzenie do programu GENESYS

Zasady tworzenia modelu układu. Zobrazowanie wyników symulacji.

Ćwiczenia laboratoryjne pozwalają na zapoznanie się z zaprezentowanymi w trakcie wykładów algorytmami, zarówno pod względem ich własności (analiza algorytmów w programie Matlab), jak i w aspekcie utylitarnym (wykorzystanie algorytmów w programach Spice oraz Genesys). Tematyka kolejnych zajęć laboratoryjnych:

1. Analiza stałoprądowa i czasowa obwodów elektronicznych.

2. Analiza układów elektronicznych w programie SPICE.

3. Analiza układów mikrofalowych.

4. Analiza układów mikrofalowych w programie GENESYS

Literatura podstawowa:

1. A. P. Dobrowolski, "Pod maską SPICE'a. Metody i algorytmy analizy układów elektronicznych", BTC, Warszawa 2004

2. A. P. Dobrowolski, J. Kaźmierczak, P. Komur, A. Malinowski, "Laboratorium z komputerowej analizy układów elektronicznych", Wydawnictwo WAT, Warszawa 2007

3. J. A. Dobrowolski, "Technika wielkich częstotliwości", Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001

Literatura uzupełniająca:

1. L. O. Chua, Pen-Min Lin, "Komputerowa analiza układów elektronicznych. Algorytmy i metody obliczeniowe", WNT, Warszawa 1981

KAUE_W1 / Doktorant ma zaawansowaną wiedzę z zakresu komputerowych metod formułowania równań obwodu, metod stałoprądowej i zmiennoprądowej analizy obwodów liniowych i nieliniowych, metody analizy czasowej i widmowej oraz metod analizy wrażliwościowej i statystycznej. / EiT_W01, EiT _W05

KAUE_U1 / Doktorant potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne oraz narzędzia symulacji komputerowej do realizacji projektów w obszarze elektroniki i telekomunikacji. / EiT_U04

KAUE_U2 / Doktorant potrafi projektować układy oraz systemy elektroniczne i telekomunikacyjne wykorzystując komputerowe narzędzia wspomagania projektowania. / EiT_U07

KAUE_K1 / Doktorant potrafi pracować w zespole w sposób zapewniający realizację zadania w założonym terminie oraz potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego zadania. / EiT_K03, EiT_K04

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie oceny pozytywnej z ćwiczeń laboratoryjnych oraz z dwóch kolokwiów obejmujących w sumie całość treści kształcenia.

Efekty KAUE_W1 i KAUE_U1 sprawdzane są na kolokwiach.

Efekty KAUE_U1, KAUE_U2 i KAUE_K1 sprawdzane są w na ćwiczeniach laboratoryjnych.