автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Макромоделирование аналоговых электронных устройств на основе программируемых операционных усилителей

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ СПЕЦІАЛІЗОВАНА ВЧЕНА РАДА Д 01.02.17

КАБАК ВЛАДИСЛАВ СЕМЕНОВИЧ

МАІСРОМОДЕЛЮВАННЯ АНАЛОГОВИХ ЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ НА ОСНОВІ ПРОГРАМОВАНИХ ОПЕРАЦІЙНИХ ПІДСИЛЮВАЧІВ

05.13.05 - системи автоматизації проектування

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

На правах рукопису

УДК 621.396.6 :681.3

/

Київ - 1996

Дисертація є рукописом.

Робота виконана у Запорізькому державному технічному університеті.

Науковий керівник : кандидат технічних наук, доцент Рогоза B.C.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Стахів П.Г.

кандидат технічних наук, доцент Бобін В.В.

Провідна організація:

КБ "Електроавтоматика”, м. Запоріжжя

Захист відбудеться 20 травня 1996 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої Ради Д01.02.17 у Національному технічному університеті України "КШ” (252056, Київ-56, проспект Перемоги, 37), корп. 12, ауд. 412.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України, "КШ".

Автореферат розіслано 1996г.

Вчений секретар спеціалізованої Ради кандидат технічних наук __Писаренко Л.Д.

професор } '

Загальна характеристика роботи

Актуальність проблеми. В умовах суттєвого збільшення розмірності задач аналізу радіоелектронної апаратури (РЕА) основною тенденцією у підвищенні ефективності програм моделювання стало комплексне використання схемних та системних підходів, які базуються на ідеях фрагментації та організації окремих обчислювальних процесів, збільшення поняття "елемент" і спрощення його моделі (макромоделювання). Інтерес до макромоделювання пояснюється в значній мірі розвитком компонентної бази електронної техніки на основі інтегральних мікросхем (ІС), що потребує відмови від традиційного подання їх розгорнутими моделями. В зв'язку з цим зростає потреба в забезпеченні сучасних програм аналізу бібліотеками макромоделей (ММ).

Серед основних недоліків при практичному застосуванні ММ в сучасних програмах автоматизації схемотехнічного проектування (АСхП) можна виділити такі;

1. Користувач не може у повному обсязі оцінити вірогідність

результатів розрахунку. Невірогідність може викликатися різними причинами: незадовільною ідентифікацією параметрів

моделі, виходом робочого режиму елемента за межі області адекватності його моделі, накопиченням алгоритмічних помилок.

2. Моделювання достатньо великих схем і результати розрахунку значно відрізняються від очікуваних, тобто схеми непрацездатні. Причина несподіваних результатів моделювання полягає не в незадовільній роботі схеми, а в позначених вище помилках моделей.

Вказані недоліки треба враховувати і при моделюванні аналогових електронних пристроїв на основі програмованих операційних підсилювачів (ОП). ,

Програмовані підсилювачі характеризуються тим, що їх експлуатаційні характеристики можна легко змінювати і прилагоджувати до загальних потреб системи. Відомо, що ОП з внутрішньою частотною корекцією зберігають стійкість незалежно від частоти сигналу. Однак, забезпечення стійкості призводить до того, що такі ОП мають обмежену смугу перепуску на малих сигналах, низьку швидкість зростання вихідної напруги та низьку

г

смугу перепуску на повній потужності. Таким чином, задача вибору способу та параметрів частотної корекції ОП, яка в більшості випадків обумовлює як стійкість, так і різні показники якості роботи аналогових пристроїв на основі програмованих ОП з глибокими зворотними зв'язками, потребус додаткових теоретичних та практичних досліджень.

Конденсатор зовнішньої корекції являє собою одну з форм програмованого підсилювача. Операційні підсилювачі такого типу з гнучким застосуванням отримали назву частотно-програмованих підсилювачів.

Однак, відомі ММ ОП синтезовано у припущенні, що ємність корекції міститься усередені кристалу. До того ж, при моделюванні розглядаються ОП тільки з внутрішньою корекцією інтегруючого типу.

Такий підхід не дозволяє оптимізувати параметри операційної схеми шляхом зміни форми частотної характеристики відповідно з ступенем послаблення сигналу в ланцюгу зворотнього зв'язку, смугою перепуску, відповідним запасом по фазі, припустимим перерегулюванням і т. і. Але ж швидкість зростання вихідного сигналу, гранична частота при повній потужності, напруга шумів залежать від місця вмикання, типу та величини коректуючих елементів. Задача адекватного моделювання програмованих ОП стає ще більш актуальною, якщо вимоги до скоректованного ОП задаються не у вигляді форми АЧХ, а як ряд глобальних показників якості - час встановлення, викиди, смуги перепуску і т. і. Крім того, використання нестандартного увімкнення частотно-програмованих ОГІ може призвести до суттєвого зменшення запасів стійкості по фазі і амплітуді та, як слідство, до нестійкої роботи операційної схеми, що абсолютно не відображається існуючими макромоделями. Тому задача підвищення ефективності методів макромоделювання аналогових пристроїв на основі програмованих ОП є актуальною.

Мета та задачі дослідження.

Подана дисертаційна робота належить до галузі досліджень, присвячених підвищенню ефективності методів макромоделювання під час аналізу аналогових електронних пристроїв на основі програмованих ОП.

Метою роботи є теоретичні дослідження та розробка

з

методики побудови ММ програмованих ОП, підвищення вірогідності та точності розрахунків, розширення класу схем, що аналізуються та проектуються за допомогою ЕОМ.

З вищесказаного випливають такі задачі:

1. Побудова формалізованої методики макромоделювання ОП як з внутрішніми, так і.з зовнішніми ланцюгами корекції.

2. Розробка базової ММ ОП, яка з заданою точністю відображає неідеальність функціонування ОП. Базова модель повинна легко адаптуватися до будь-яких методів корекції.

3. Побудова бібліотеки ММ ОП.

4. Розробка автоматизованої процедури визначення параметрів ММ при будь-якому способі корекції.

5. Відображення у моделі впливу зовнішніх факторів (напруги живлення, температури і т. і.).

6. Забезпечення можливості використання розроблених ММ в різних програмах аналізу електронних схем.

7. Оцінювання у межах використаної програми аналізу

стійкості схеми, що аналізується. .

Основні методи дослідження. ■ ■

Для. вирішення поставлених задач на базі сучасної теорії електронних схем запропоновано аналіз схемотехніки, основних характеристик, параметрів ОП. Вивчено та узагальнено різні способи корекції, механізм їх дії на параметри ІС.

При виконанні роботи використовувались елементи теорії множин, методи теорії електронних ланцюгів, теорії автоматичного регулювання, методи обчислювальної математики та структурного програмування. Дослідження ефективності запропонованих моделей та алгоритмів здійснювались за допомогою

обчислювальних і натурних експериментів.

Наукова новизна.

1. Розроблено формалізовану методику моделювання програмованих ОП;

2. Запропоновано базову ММ ОГІ, яка відповідає будь-яким можливим способам корекції.

3. Визначено набір експериментальних даних і умови їх вимірювань, необхідний для ідентифікації параметрів частотно-програмованих ОП в частотній та часовій зоні.

4. Запропоновано спосіб моделювання енергоспоживання

ОП, що дозволяє аналізувати схеми з нестандартним ввімкненням ланцюгів живлення.

5. Запропоновано методику оцінювання стійкості схем за допомогою використаної програми аналізу.

6. Р.озроблено критерії вибору найкращого варіанту з ієрархічного ряду ММ.

Практична цінність роботи. Дисертаційна робота є частиною госпдоговірних і держбюджстних науково-дослідних робіт, виконуваних на кафедрі радіотехніки Запорізького державного технічного університету. Практична цінність роботи полягає у тому, що в результаті виконаних досліджень створено бібліотеку ММ ОП, яка дозволяє суттєво розширити клас схем, що аналізуються за допомогою ЕОМ, підвищити вірогідність і точність моделювання та, як наслідок, скоротити терміни розробки нових виробів.

Методика моделювання та бібліотека ММ ОП, розроблені в дисертаційній роботі, упроваджені в роботу конструкторського бюро "Електроавтоматика", м. Запоріжжя та в Запорізькому науково-дослідному інституті радіозв'язку. Бібліотеку ММ ОП упроваджено в учбовий процес Запорізького державного технічного університету.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідалися та були обговорені на обласній науково-технічній конференції молодих вчених (1984 р., м. Запоріжжя), на

республіканскій конференції "Моделювання та ідентифікація компонентів і вузлів електронної техніки" (1985 р., м. Київ), республіканській конференції "Методологічні проблеми автоматизованого проектування і дослідження систем" (1987 р., м. Севастополь), республіканській школі-семінарі "Математичне машинне моделювання в мікроелектроніці" (1988 р., м. Паланга), республіканських конференціях "Проблемна адаптація алгоритмічного та інформаційного забезпечення САПР" (1989 р., 1990 р., м. Київ), науково-методичній конференції "Комп'ютерні технології в організації навчального процесу в технічному вузі" (1995 р., м. Киів), міжнародній науково-методичній конференції "Новітні технології навчання у вищих та середніх учбових закладах" (1995 р., м. Рівне).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 18 друкованих робіт. Крім того, окремі результати теоретичних та експериментальних досліджень відображено у 6 звітах з науково дослідних робіт, які проводились згідно планів НДР Запорізького державного технічного університету.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація містить основну частину та бібліографію. Основна частина складається з вступу, чотирьох розділів і заключения, викладених на 162 сторінках машинописного тексту, включаючи 74 малюнки. Додаток до дисертації виконаний на 42 сторінках. Бібліографія включає в себе 122 найменування.

Основні тези, винесені на захист

1. Методика та результати моделювання частотно-програ-мованих ОП.

2. Засоби відображення у ММ впливу різних методів корекції в лінійному та нелінійному режимах роботи.

3. Засоби відображення у ММ енергоспоживання від джерела живлення в статичному та динамічному режимах.

4. Метод аналізу сгійкості операційної' схеми в межах використаної програми аналізу.

5. Методика побудови автоматизованої процедури визначення параметрів ММ.

Основний зміст роботи.

У ВСТУПІ обгрунтована актуальність дисертаційної роботи, сформульовані мета та шляхи її дослідження.

ПЕРШИЙ РОЗДІЛ містить аналітичний огляд існуючих методів махромодслювання та класифікацію ММ у застосуванні до аналогової мікросхемотехніки. Визначені основні недоліки відомих ММ ОП. Виявлено, що відомі методики макромодклювання зовсім не відображають природу впливу коректуючих ланцюгів, а саме:

1) не враховується зв’язок виводів корекції з реальною схемою, в зв'язку з чим не визначені вузли ММ, до яких можливе приєднання реальних ланцюгів корекції;

2) коефіцієнти підсилення на постійному струмі перерозподілені між каскадами ММ довільно, що спричиняє неможливість застосування в ММ ланцюгів корекції, підключених паралельно

одному або декільком каскадам.

'*; 3) не наводиться методика визначення імпедансів виводів

корекції, як за характеристиками функціонування, так і за тестовими схемами вимірювання, що робить неможливим адекватне відображення в ММ шунтуючих ланцюгів корекції по цим виводам;

4) застосування різних методів корекції не тільки змінює параметри лінійного режиму роботи (АЧХ, ФЧХ), але й суттєво впливає на показники якості ОП в нелінійному режимі роботи (швидкість зростання вихідної напруги, частота повної потужності);

5) покращення динамічних показників якості роботи ОП може призвести до втрати стійкості операційноі схеми, що необхідно мати на увазі при розрахунках на ЕОМ.

В процесі формування методики моделювання ІС, що моделюється, наведена у вигляді багатополюсника, характеристика функціонування якого залежить від багатьох зовнішніх впливів та елементів, приєднаних до виводів ІС. Процес моделювання формально зводиться до синтезу такого багатополюсника, значення елементів У або 7, матриці якого з необхідною точністю відображають у або ъ елементи реальної ІС.

Рішення задачі не зустрічає принципових труднощів, якщо є повна електрична схема з відомими значеннями її елементів. Однак, типовою ситуацією, в якій опиняється розробник ММ ІС, є варіант, коли дані про елементи схеми відсутні. В цьому випадку у або г параметри (первинні параметри) необхідно визначити на основі даних функціонування (другорядних параметрів), поданих в технічних умовах (ТУ) або спеціально вимірених.

В такій постановці процедура синтезу ММ ОП відноситься до класу некоректних задач, оскільки синтез лінійного ланцюга за характеристиками вхід-вихід не має лише одного рішення.

Аналіз методів рішення некоректних задач, показує що для розв'язання нашої задачі найбільш доцільно використати метод регулярізації за А. М. Тіхоновим, в основі якого лежить використання апріорних додаткових відомостей про можливе рішення. В цій задачі моделювання пропонується використовувати основні принципи схемотехнічної та структурної реалізації ОП.

Головні тези розробленої методики макромоделювання

зводяться до наступного.

- Визначення основних схемних структур, які можуть враховуватися як типові в аналоговій мікросхемотехніці.

Виявлено, що ЛІС будуються на елементарних каскадах, або багатокаскадних секціях у вигляді каскадних підсилювачів і диференційних каскадів, які з великим ступенем точності можна розглядати як односпрямовані структури. Причому, в частотно-програмопаних ОП зв'язки між каскадами , вводяться самим розробником РЕЛ за допомогою виводів корекції.

- Класифікація можливих методів частотної корекції. Визначення вузлів сполучення коректуючих ланцюгів.

Проведений з цією метою аналіз схемотехніки ОП виявив, що виводами для корекції АЧХ в більшості випадків є виходи підсилюючих каскадів.

- Формування вимог до ММ частотно-програмованих ОП для адекватного аналізу в частотній та часовій областях.

Пропонується ОП, який моделюється відносно коректуючих виводів, подати у вигляді каскадного з'єднання N-односпрямованих активних RC-ланцюясків, входи і виходи яких в загальному випадку можуть бути коректуючими. '

При сформованих умовах передаточна функція одного елементарного каскаду та коефіцієнт зворотнього зв'язку легко передаються через шукані первинні параметри Y-матриці.

де - власна провідність зовнішніх виводів корекції; Уу-ировідність елементів зовнішнього зворотнього зв'язку між входом та виходом каскаду; £ У- провідність зовнішніх елементів, приєднаних між зовнішнім виводом та загальною шиною; Б -крутість підсилюючого каскаду (секції).

- Визначення необхідного набору експериментальних даних та умов їх вимірювання. Оскільки в активній смузі частот АЧХ і ФЧХ ОП практично повністю визначаються ланцюгами корекції, то за первинний набір експериментальних характеристик

а

пропонується використовувати АЧХ і ФЧХ, визначені при різних номіналах коректуючих ланцюгів (в тому числі при відсутності корекції); вибір номіналів коректуючих ланцюгів повинен визначатися мінімальною чутливістю рішення первинної системи до варіації другорядних параметрів.

-Складання системи рівнянь для другорядних параметрів функціонування (модуль і фаза передаточної функції) по запропонованій моделі. Система рівнянь складається на основі відомих співвідношень між первинними та другорядними параметрами при поданні каскадів моделі відповідно (1.і).

- Вибір характерних частот, для яких проводиться аналіз та рішення сформованної системи рівнянь. Через те, що ОП використовується, як правило, в операційних схемах з глибокими зворотними зв'язками, поводження АЧХ і ФЧХ в області частоти одиничного підсилення визначає запаси стійкості з фази і амплітуди. Тому пропонується формувати систему комплексних рівнянь для частоти одиничного підсилення^ та відповідного фазового зсуву у,.

ДРУГИЙ РОЗДІЛ присвячений конкретному використанню запропонованої методики при моделюванні ОП як з зовнішніми, так і з внутрішніми ланцюгами корекції.

Перед усім наведена класифікація методів частотної корекції. Доведено, що для адекватного моделювання динамічних характеристик ОП з зовнішніми ланцюгами частотної компенсації треба мати реальні значення коефіцієнтів передачі від входів ОП до виводів корекції, а також власних імпедансів виводів корекції. Розроблено способи відображення в ММ дії різних коректуючих ланцюгів. Для вирішення цієї задачі сформульовано основні тези, які відображають структурну та схемотехнічну реалізацію ОП:

- ОП без корекції АЧХ не мас нулів в активній смузі частот (тобто від нуля до ьГт , тому прохідний ланцюг моделі можна подати у вигляді каскадного з'єднання ЯС-ланцюжків, які відображають відповідні полюси АЧХ без корекції, та керованих джерел струму.

- Кількість полюсів АЧХ ОП без корекції не перевищуе трьох без урахування полюса навантаження.

Це припущення обумовлено тим, що існуючі вітчизняні та закордонні ОП інтегрального виконання складаються по двох -

або трьохкаскадній схемі, а полюси АЧХ, визначені допоміжними каскадами типу повторювана напруги і т. і, розташовані, як правило, за межами робочої смуги частот.

- Полюси операційної схеми, обумовлені вхідним та вихідним імпедансами ОП, розташовані вище частоти одиничного посилення.

- Максимальне число виводів ОП для приєднання зовнішніх елементів корекції, не перевищує трьох, причому виводами для корекції безпосередньо є виходи підсилючих каскадів. Остання умова виконується для переважної більшості ОП другого покоління.

- Максимально можлива швидкість зростання сигналу у будь-якій точці схеми обмежена максимальним струмом перезаряду ємності корекції, який спроможна віддати попередня частина схеми. Таким чином, відображення динамічної нелінійності досягається введенням обмеження рівній керованих джерел струму.

- Для тих ЯС-ланцюжків ММ, з яких немає виводу для приєднання зовнішніх елементів корекції, достатньо задати постійну часу Ті-ЙіСс, яка визначає відповідний полюс каскаду без корекції. В протилежному випадку Я і С повинні наближатися до реальних значень.

У відповідності з методикою, викладеною в першому розділі, утворено системи рівнянь відносно первинних параметрів для основних методів корекції, рекомендованих ТУ. Розв'язання сформованих систем дозволило отримати розрахункові формули для первинних параметрів моделі.

Для корекції з приєднанням ємності в ланцюг зворотнього зв'язку між і-м та (і-Н)-м каскадами (корекція інтегруючого типу), отримано співвідношення, які з урахуванням відомих з ТУ значень полюсів АЧХ скоректованого ОП дозволили з достатньою точністю ідентифікувати такі параметри моделі: /ґоі , Но,£*і-косфіцієнти передачі і-го та (і+1)-го каскаду з постійного струму; власні імпеданси виводів.

К ■ z- ( 'ЬҐіч ] / +■ 5 НІ }

| Ілґрі С кор I С&Ь' У4

к'д : ’ ~ Сі / С *0/}.).

_/)

у С06 ірі І С йор І

І+ґрі К0,1.4 С мор

Р - — 1 + зт\р4 И ~ і/ ■ іґ

К^< ~~ ь?р, Снсрсої у і ‘Ко,і*/

*£ І — і/ьґі — /?і Сі , .. ‘Гін — і/ьГі*і — Яіч Сі'! ,

де Но - коефіцієнт підсилення ОП на постійному струмі;

^/> ЬГі - полюси АЧХ ОП з корекцією та без корекції відповідно; Ір1 - фазовий зсув на частоті одиничного підсилення.

Доведено, що мінімальна помилка при визначені первинних параметрів буде досягнена, якщо за початкові експериментальні характеристики ОП з корекцією використовувати ФЧХ і АЧХ, що відповідають оптимальній корекції (фазовій набіг на частоті повинен складати (-135°)).

Аналогічні розрахункові співвідношення отримані і для корекції шунтуючого типу. Оскільки саме ці два способи корекції обов'язково присутні в ТУ на ІС, то отриманого набору розрахункових формул достатньо для ідентифікації моделі в частотній області.

Визначення рівней обмеження і максимальних значень керованих джерел струму здійснюється за характеристиками повної потужності та значенню швидкості зростання вихідної напруги. Розроблено методику розрахунку параметрів ММ, які визначають динамічні нелінійності ОП. Порівняння значень

автоматично при симетрії живлення.

Складений таким чином вихідний ланцюг моделі еквівалентний двотактному емітерному повторювачу. Модель автоматично відображає параметри при зміні живлення, у тому числі і при асиметрії джерела.

Значення всіх елементів ММ і параметри іх функціональних залежностей визначаються тільки на основі даних технічних умов (ТУ). Показано зв'язок параметрів ММ з основними нормованими параметрами та характеристиками, наданими в ТУ.

Таким чином, розроблена в цій роботі базова ММ ОП с більш універсальною в області застосування, ніж відомі раніше. Запропонована ММ придатна до будь-якого використованого в ОП способу корекції, точніше відображає споживання струму від джерела струму в статиці і динаміці. Це дозволило суттєво розширити клас схем, що аналізуються на ЕОМ, а також підвищити вірогідність розрахунків.

На основі базової ММ створено бібліотеку ММ ОП 140, 153, 157, 544, 551, 744 серій. Зміни та відмінності моделей конкретних ОП торкались лише кількості ланцюжків прохідного ланцюга, а також введення елементів корекції, конструктивно розташованих в корпусі мікросхеми.

В ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДІЛІ наведено результати моделювання на ЕОМ як тестових схем, наданих у ТУ, так і ряду функціональних вузлів. Всі ММ з запропонованої бібліотеки протестовано в схемах виміру параметрів ІС згідно ТУ. Відхилення отриманих при аналізі на ЕОМ результатів від наданих у ТУ не перевищує 10 % . Перевірка адекватності ММ проводилась за допомогою програм аналізу МАЕС - 2, NAP - 2, PSPICE, МАЕС -П.

Показано ефективність застосування пропонованої ММ для аналізу практичних схем з нестандартним приєднанням коректуючих ланцюгів. Помилка розрахунків в частотній зоні склала 510% , в часовій зоні не більше 15%, що підтверджують наведені в цьому розділі результати натурного та обчислювального експериментів.

З метою підвищення ефективності методів макромоделювання розроблено автоматичну процедуру визначення параметрів ММ на підставі даних ТУ. Запропоновано формули перерахунку

параметрів ОП і, відповідно, ММ для довільних значень напруг живлення і температури.

Оскільки застосування форсованої корекції може призводити до зменшення запасів стійкості досліджуваної схеми, то запропоновано методику аналізу стійкості операційної схеми в межах використаної програми моделювання.

Сутність методу полягає у визначенні петлевого підсилення з оцінюванням запасів стійкості по фазі та амплітуді при збереженні лінійного режиму роботи ІС. З цією метою в розрив ланцюга зворотнього зв'язку приєднується тестовий Е, Я, С ланцюг, який моделюс режим повторювана для напруги постійного струму та короткого замикання для змінної складової частини струму. Визначено вузли приєднання тестового ланцюга і джерела вхідного сигналу для аналізу комплексного коефіцієнта передачі по петлі. Ефективність методу продемонстрована при дослідженні ряду практичних схем, для яких проводились'як обчислювальні, так і натурні експерименти.

Розроблено ієрархічний ряд макромоделей. Наведено критерії вибору переважного варіанту, сформовані на підставі аналізу динамічноі помилки виконання математичноі операції операційною схемою.

В ДОДАТКУ 1 наведена бібліотека ММ ОП 140, 153, 157,

544, 744 серій на мові програм аналізу МАЕС-2.

В ДОДАТКУ 2 міститься пакет програм, формуючих автоматизовану процедуру визначення параметрів ММ при конкретних значеннях напруги живлення і температури.

В ДОДАТКУ 3 наведені документи про впровадження результатів дисертаційної роботи в народне господарство.

ВИСНОВКИ. Основні результати дисертаційної роботи полягають у нижченаведеному:

1. Запропоновано методику макромоделювання операційних підсилювачів з відображенням властивого поданій ІС методу корекції. Методика базується на використанні даних, наведених в технічних умовах на відповідні ІС. Ніяких додаткових вимірювань параметрів мікросхем, як правило, не вимагається, що забезпечує оперативне створення ММ користувачем.

2. Сформовано вимоги до ММ частотно-програмованих ОП,

які дозволяють адекватно моделювати операційну схему в часовій та частотній областях.

3. Визначено набір експериментальних характеристик, наведених в ТУ, необхідний для моделювання частотно-програмованих ОПІ Виявлено, що вибір другорядних параметрів функціонування і умови їх виміру повинні визначатися мінімальною чутливістю рішення початкової системи рівнянь до варіації другорядних параметрів.

4. Розроблено базову ММ ОП, яка з заданою точністю відображає неідеальнісгь функціонування ІС в усіх основних режимах, пд)едбачених ТУ. На основі базової ММ наведено бібліотеку макромоделей ОП.

5. Запропонована ММ дозволяє відображати не тільки основні параметри та режими роботи реальних ІС, обумовлених в ТУ, але й водночас враховувати зміни температури і напруги живлення за допомогою автоматизованої процедури формування ММ.

6. Запропоновано метод аналізу стійкості операційних схем в межах використаної програми моделювання.

7. Наведено рекомендації по використанню ієрархічного ряду ММ ОП.

8. Методику формування макромоделей доведено до інженерного використання.

По матеріалах дисертації опубліковано такі роботи:

1. Герасименко В.П., Кабак B.C. Вихідний ланцюг макромоделей операційного підсилювача //Радіотехніка. - Харків, Вища шк., 1985 - Вип. 75 - С.133-138.

2. Герасименко В.П., Кабак B.C. Макромоделювання операційних підсилювачів МДМ - типу. // Радіоелектроніка. -1985. -N9. - С.41-45 (Вісті вищ. учб. закладів).

3. Герасименко В.Ф., Кабак B.C. Прохідний ланцюг макромоделі операційного підсилювача. //Радіоелектроніка. - 1986. - N6 -С.76-79 (Вісті вищ. учб. закладів).

4. Герасименко В.П., Кабак B.C. Макромоделювання динамічних нелінійностсй операційних підсилювачів. //Радіоелектроніка. 1988. -N3. - С.43-46. (Вісті вищ. учб. закладів).

5. Герасименко В.П., Кабак B.C. Формалізація процесу макромоделювання аналогових інтегральних схем.

Радіоелектроніка. - 1990. -N6, - С.50-55 (Вісті вищ. учб. закладів).

6. Герасименко В.II., Кабак B.C. Базова макромодель аераційних підсилювачів. //Радіотехніка. - 1990. - N6. - С.92-93 Вісті вищ. учб, закладів).

І 7. Лізунов С.І., Кабак B.C. Макромоделювання перетворю-шчів форми зображення інформації. //Електронне моделювання. -1992. -N1.-C.46-48.

8. А.С. N 953596 СРСР М.Кл G01 R27/28 Пристрій автома-'ичного контролю амплітудно-частотних характеристик /Гераси-ленко В.П., Кабак B.C., Ізварін Ю.В., Солдатов Б.Т. - N 5241153/18-21; Заяв. 03.02.81; Опубл. 23.08.82. Бюл. N31.

9. Кабак B.C. Макромоделювання частогно-програмованих шераційних підсилювачів. //Тези доповідей обласної науково-тех-іічної конференції "Молоді вчені та фахівці області - ■ реалізації регіональних цільових комплексних програм, прискоренню науково-технічного прогресу". - Запоріжжя, 1984.- С.81.

10. Кабак B.C. Макромодель операційного підсилювача і зовнішніми ланцюгами частотної корекції. //Тези доповідей фугої обласної конференції молодих вчених. - Запоріжжя, 1986, -2.16.

11. Кабак B.C. Статистичне оцінювання параметрів шераційних підсилювачів по даних технічних умов. //Тези оповідей третьої обласної науково-технічної конференції. -Іапоріжжя. 1988. - С.85.

12. Кабак B.C. Моделювання аналогових електронних іристроїв з застосовуванням макромоделей.//Тези доповідей міжнародної науково-методичної конференції "Новітні технології іавчання у вищих та середніх учбових закладах". - Рівне. - 1995,-:,34.

13. Кабак B.C. Навчально-контролюючий комплекс з курсу Аналогові електроні пристрої". /І Тези доповідей науково-легодичної конференції "Компьютерні технології в організації та іроведенні навчального процесу в технічному вузі". - Київ. - 1995. -

30.

14. Кабак B.C. Автоматизований блок формування лакромодеяей операційних підсилювачів. - Інформаційний листок.-(апоріжжя. Комунар. 1991.

15. Функціональні моделі інтегральних схем. /Герасименко

В.П., Ізварін Ю.В., Кабак B.C., Лізунов С.І., Ушмасва Л.В. -Інформаційний листок.- Запоріжжя, Комунар. 1982.

16. Кабак B.C., Фесечко С.Н. Автоматизоване визначання параметрів макромоделі операційного підсилювача. //Тези доповідей другої обласної конференції молодих вчених. -Запоріжжя. 1986. - С.83.

17. Герасименко В.П., Кабак B.C. Бібліотека макромодслей ОП. //Тези доповідей республіканської конференції "Методологічні проблеми автоматизованого проектування і дослідження систем." -Севастополь. 1987. - С. 111

18. Кабак B.C., Бандурко В.М. Ймовірностний розрахунок функціональних вузлів на операційних посилювачах в статичному режимі. //Тези доповідей третьої обласної науково-технічної конференції. - Запоріжжя. 1988. -С.80.

ABSTRACT

Vladyslav Kabak

"Macromodeling of the analog electronic devices based on programmable operational amplifiers", manuscript

05.13.05 "CAD systems".

The national technical University of Ukraine" Kiev politechnical institute", Kiev, 1996.

The main principles and results are:

- methods of operational amplifiers macromodeling with reflection the method of freguency compensation which is peculiar to that integrated circuit;

- experimental characteristics set required for modeling of freguency-programmable operational amplifiers;

- the basic macromodel of operational amplifiers, which reflects the processing non-ideality of IC for all main modes foreseen by the technical conditions;

- the operational amplifiers macromodels library;

- autoform macromodel's procedure for different values of direct source voltage and temperature;

- methods of the operational scheme stability analyses in the modeling programme being used.

АННОТАЦИЯ

Кабак Владислав Семенович

"Макромоделирование аналоговых электронных устройств на основе программируемых операционных усилителей" , рукопись.

05.13.05 "Системы автоматизации проектирования”.

Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 1996г.

Основные положения и результаты:

- методика макромоделирования операционных усилителей (ОУ) с отображением присущего данной ИС способа частотной коррекции;

- набор экспериментальных характеристик, необходимый для моделирования частотно-программируемых ОУ;

- базовая макромодель операционных усилителей, которая с заданной точностью отражает неидеальность функционирования ИС ОУ для всех основных режимов, предусмотренных техническими условиями;

- библиотека макромоделей ОУ;

- автоматизированная процедура формирования ММ для различных значений напряжения питания и температуры;

- методика анализа устойчивости операционной схемы в рамках используемой программы моделирования.

Ключові слова: програмований операційний підсилювач, частотна корекція, базова макромодель, автоматизація формування макромоделей, стійкість операційноі схеми.

, _ —— - ——---------------; — —- - : ч

Подписано к печати 03.04.96г. Заказ №344. Тираж 96 экз. Запорожье, ЗГТУ, Типография, ул.Жуковского,64.

V : . . . . )