1. Klasyfikacja modeli elementów elektronicznych i i ch wzajemne relacje. W zależności od napięć działających na element, jego model może być sklasyfikowany jako wielko- lub małosygnałowy. Model wielkosygnałowy jest przeznaczony do symulowania elementu w pełnym zakresie napięć i prądów, natomiast model małosygnałowy do dokładnego odwzorowania tylko pewnego niewielkiego obszaru jego działania. Cechą szczególną modelu małosygnałowego jest zastosowanie w nim jedynie elementów liniowych. Wykorzystanie w uzasadnionych przypadkach modeli małosygnałowych znacznie skraca czas analizy, która sprowadza się wówczas do analizy układu liniowego. Model małosygnałowy przybliżający właściwości elementu w bliskim sąsiedztwie punktu pracy może być interpretowany jako powstały po przesunięciu początku układu współrzędnych do tego punktu i założeniu że charakterystyki w tym obszarze są liniowe. Kryterium podziału ze względu na zakres częstotliwości w którym model ma dokładnie odwzorować element. Model rozpatrywanego elementu jest albo modelem stałoprądowym(DC) albo zmiennoprądowym(AC). Model DC różni się od AC tym, że nie zawiera elementów reaktancyjnych(model rezystancyjny) Model stałoprądowy może odzwierciedlać właściwości elementu w zakresie od prądu DC do bardzo małych częstotliwości dla których wpływ elementów reaktancyjnych jest do pominięcia. Gdy częstotliwość wzrasta, zaczynają odgrywać rolę cechy zachowawcze elementu i w celu oddania jego właściwości należy uwzględnić pojemności i i indukcyjności pasożytnicze stosując model AC. W przypadku bardzo dużych częstotliwości klasyczny model AC uzupełnia się o dodatkowe elementy reaktancyjne tworząc tzw. makromodel zapisany w postaci podobwodu zawierającego w swojej strukturze standardowy model średnioczęstotliwościowy oraz dodatkowe elementy modelujące pojemności rozproszone i indukcyjności doprowadzeń. Z przedstawionych charakterystyk widać że najbardziej ogólny ale jednocześnie najbardziej złożony jest wielkosygnałowy nieliniowy model zmiennoprądowy. Poprzez odrzucenie elementów reaktancyjnych można z niego otrzymać wielkosygnałowy nieliniowy model DC a poprzez linearyzacje w punkcie pracy małosygnałowy liniowy model AC. 2. Opisać działanie parametryzacji źródeł W przypadku nie osiągnięcia zbieżności obliczeń można zastosować tzw.metodę parametryzacji źródeł. W układzie w którym wszystkie źródła napięcia i prądu mają wydajność równą zeru, potencjały węzłowe i prądy gałęziowe również są zerowe. Jeżeli powiększymy wydajność źródeł do kilku procent ich wydajności nominalnej, to należy się spodziewać, że stosując zwykły algorytm Newtona-Rapsona i zaczynając iteracje od zerowych wartości potencjałów węzłowych, łatwo znajdziemy punkt pracy układu. Otrzymany wynik może posłużyć dalej jako punkt wyjścia do obliczania punktu pracy po dalszym powiększeniu wydajności źródeł. Jeżeli na każdym etapie tej procedury jesteśmy w stanie znaleźć „chwilowy” punkt prac, to w momencie, gdy źródła osiągają swoją wydajność nominalną, bieżący punkt pracy stanie się poszukiwanym punktem pracy układu. Algorytm parametryzacji źródeł uruchamia się deklarując niezerową wartość parametru ITL6. Wartość parametru ITL6 określa maksymalną liczbę iteracji dla każdego kroku parametryzacji źródeł. Domyślnie ITL6=10 a typowa wartość stosowana do zapewnienia zbieżności 100-400. 3. Porownac malosygnalowa analize znieksztalcen nieliniowych z Fourierowska metoda analizy widma. Małosygnałowa analiza zniekształceń. Analiza ta jest realizowana równocześnie z analizą AC. Dla każdej częstotliwości analizy AC jest przeprowadzana analiza zniekształceń po przyjęciu nieliniowego modelu elementu aktywnego. Analiza jest przeprowadzana przy założeniu, że do wejścia układu doprowadza się jeden albo dwa sygnały harmoniczne. W przypadku zastosowania pojedynczego źródła sygnału program oblicza produkty wyjściowe(amplitudy) 1, 2, 3 harmonicznej dla każdej częstotliwości analizy. W przypadku zastosowań dwóch źródeł sygnału program oblicza wartość produktów intermodulacji o częstotliwościach f1-f2, f1+f2, 2f1-f2. 4. Wyprowadzić wzór i strukturę stowarzyszonego modelu cewki wynikającego z interpolacji metoda Euler'a.

1.Opisać źródła szumów uwzględniane w Spice. W Spice analiza szumowa jest realizowana z uwzględnieniem szumów termicznych (thermal noise, szumy Johnsona, szumy rezystancyjne) generowanych przez każdy rezystor oraz szumów śrutowych (shot noise) i szumów migotania (flicker noise, 1/f, szumy strukturalne) generowanych przez każde złącze p-n. Pozostałe elementy obwodu są traktowane jako bezszumne. Szum termiczny powstaje w skutek chaotycznego ruchu swobodnych elektronów wynikających z „odbić” od drgających jonów siatki krystalicznej. Są równoważne mikroprądom elektrycznym o zmiennych amplitudach i kierunkach, a więc szumom fluktuacyjnym, które ze względu na ich bezpośrednią zależność od temperatury nazwano szumami termicznymi. Ma rozkład normalny, ponieważ jest superpozycją bardzo dużej liczby porównywalnych co do wielkości i niezależnych statystycznie składowych. Jest jedynym szumem występującym w warunkach równowagi termicznej. Zależność napięcia i prądu szumów termicznych od rezystancji powoduje, że są nazywane także rezystancyjnymi. Szum śrutowy związany jest z dyskretną naturą nośników prądu w elementach półprzewodnikowych i próżniowych. Powstawanie tego rodzaju szumów następuje pod wpływem pola elektrycznego i wiąże się z przepływem prądu. Na skutek nieciągłej struktury prądu będącej sumą impulsów wywoływanych przepływem nośników elementarnych, powstają fluktuacje jego wartości chwilowej. Ze względu na sposób powstawania dzielimy na : dyfuzyjne i rekombinacyjno-generacyjne. Gęstość widmowa mocy szumów śrutowych jest stała w szerokim przedziale częstotliwości ograniczone 1GHz (odwrotność czasu życia nośników bądź przelotu). Szumem migotania określa się dominującą w zakresie m. cz. Składową szumów o widmowej gęstości mocy odwrotnie proporcjonalnej do częstotliwości. W tym zakresie pozim szumów migotania znacznie przekracza poziom szumów cieplnych i śrutowych . Wartośc tych szumów zależy od struktury stykających się ze sobą przewodników (lub półprzewodników). 2.Opisać znaczenie parametru OFF Parametr używany przy analizie stałoprądowej kłopotliwych układów nieliniowych w celu uzyskania zbieżności analizy. Parametr OFF wymusza dwukrotne obliczenie statycznego punktu pracy. W pierwszym przebiegu wskazane elementy zostają zablokowane ( odłączone). Po wyliczeniu tymczasowego punktu pracy elementy te włączone są z powrotem i realizowany jest drugi cykl iteracji, przy czym startowy wektor potencjałów węzłowych nie jest zerowy, lecz równy równy wyznaczonemu w pierwszym cyklu iteracji. 3.Porównać deterministyczne i statystyczne metody określania wrażliwości. Wrażliwość jest parametrem określającym wpływ znanych lub przewidywanych parametrów elementów danego układu na jego parametry globalne (np. parametry robocze, charakterystyki częstotliwościowe). Zgodnie z definicją metoda deterministyczna nie zawiera żadnego elementu losowości przyrost zmiany wybranego parametru jest ściśle określony i wynosi średnio 0,1% wartości nominalnej. W modelu statystycznym parametry każdego elementu składowego układu są uznawane za wartości losowe. Model statystyczny jest bardziej realistyczny. Do deterministycznego zaliczamy analizę przyrostową, a do statystycznego analizę Monte Carlo i najgorszego przypadku (WCS). Metoda przyrostowa wymaga przeprowadzenia jednej analizy z nominalnymi wartościami elementów i po jednej z kolejno modyfikowanymi parametrami elementów. Analiza MC określa zachowanie układu przy przypadkowych zmianach wartości elementów i ich parametrów. Wszystkie parametry są zmiennymi losowymi o znanych rozkładach prawdopodobieństwa.Cykł losowań i analiz powtarza się wielokrotnie, a wyniki analiz poddaje się obróbce statystycznej. Metoda ma bardzo dobrą zgodność z rzeczywistością, możliwość oceny globalnej wrażliwości układu. Analiza WCS jest analogiczna do MC. Różnica polega na tym, że program po serii iteracji i wyznacza najgorszy przypadek i realizuje dla niego jednokrotnie symulację w celu ustalenia wrażliwości dla najgorszego przypadku. 4.Metodą trapezów wyprowadzić wzór i strukturę stowarzyszonego modelu kondensatora.