1. Co to jest netlista?

Jest to lista połączeń pomiędzy elementami obwodu. Zawiera informacje o wszystkich elementach, ich rodzajach, wartościach oraz węzłach do których są dołączone.

2. Do czego służy metoda węzłowa?

Metoda węzłowa to metoda analizy stałoprądowych układów liniowych, wynikająca z praw Kirchhoffa. Na tej metodzie opiera się algorytm konstrukcji macierzy poprzez przeglądanie.

3. Wyjaśnić różnice miedzy metodą węzłową, a zmodyfikowaną metodą węzłową.

W zmodyfikowanej metodzie węzłowej:

-zostaje dodane niezależne źródło napięciowe oraz sterowane napięciowo źródło napięciowe

-wektor oprócz potencjałów węzłowych tworzą także prądy płynące przez źródła napięcia

-poszukiwanymi zmiennymi opisującymi stan układu, oprócz potencjałów węzłowych, stają się także prądy płynące przez źródła napięcia

-bez przekształceń można analizować obwód ze wszystkimi 4 typami źródeł sterowanych

-układ nie może zawierać oczek składających się jedynie ze źródeł napięciowych i indukcyjności.

Do czego służy metoda szablonów?

Metoda szablonów ułatwia konstrukcję macierzy w metodzie przez przeglądanie, które są wykorzystywane w równaniu macierzowym opisującym obwód.

5. Na czym polega metoda przez przeglądanie?

Polega na tworzeniu macierzy, identyfikacji położenia rozpatrywanego elementu oraz aktualizacji odpowiednich komórek macierzy, gdy tylko węzły podłączone do elementu zostaną określone. Metoda ta bazuje na predefiniowanych szablonach określających położenie konduktancji i prądów odpowiednich elementów w równaniu macierzowym.

6. Do czego służy algorytm ekstrapolacyjny Eulera?

Jak wszystkie metody całkowania numerycznego służy do obliczenia wartości funkcji w chwili jeśli znana jest wartość tej funkcji w chwili .

7. Do czego służy algorytm Newtona-Raphsona?

Algorytm służy do rozwiązywania obwodów nieliniowych w programach komputerowej analizy układów elektronicznych. Jest to metoda iteracyjna polegająca na tym, że po założeniu zerowego rozwiązania (punktu startowego) oblicza się „pierwsze rozwiązanie”. Jeżeli nie jest on wlasciwym rozwiązaniem to traktuje się go jako nowy punkt startowy i wyznacza kolejne az do osiagniecia rozwiązania o odpowiednio malym bledzie . Kolejne iteracje określa się jako formula : xn+1=xn-(fxn)/(fprimxn)

Jak poprawia się zbieżność algorytmu Newtona-Raphsona przy zbyt małej konduktancji diody?

Aby poprawić zbieżność należy dołączyć równolegle do złącza diody rezystor o znikomej wartości konduktancji (np. 1 pS). Wartość powinna być tak mała, żeby wynikający z niej prąd był znacząco mniejszy od tolerancji określającej warunek stopu, czyli aby nie wpływała ona na wynik symulacji. Eliminujemy tym sposobem problem dzielenia przez zero, jednocześnie przyśpieszając osiągnięcie zbieżności.

Jak poprawia się zbieżność algorytmu Newtona-Raphsona przy zbyt dużej konduktancji diody?

Aby poprawić zbieżność należy dołączyć szeregowo ze złączem diody niewielką rezystancję szeregową o konduktancji . Przy silnym spolaryzowaniu w kierunku przewodzenia dodatkowa rezystancja szeregowa zaczyna dominować w wypadkowej konduktancji elementu, co przyśpiesza osiągnięcie zbieżności.

10. Wymienić wadę i zalety algorytmów wielokrokowych całkowania numerycznego.

Wada: Wymagają największych nakładów obliczeniowych i w konsekwencji najdłuższego czasu obliczeń. Dodatkowo algorytm Geara -tego rzędu jest algorytmem -krokowym, więc wymaga wartości startowych, które są wyznaczane metodami niższych rzędów – algorytmy Eulera, trapezów.

Zalety: stabilne, cechujące się największą dokładnością i wydajnością w przypadku równań sztywnych.

11. Kiedy pojawiają się zniekształcenia nieliniowe i co powodują?

Jest to efekt przetwarzania sygnału przez układ o nieliniowej charakterystyce przejściowej. Typowo objawiają się obecnością dodatkowych składowych harmonicznych w widmie sygnału. Powodują zmianę kształtu sygnału wyjściowego np. obcięcie wierzchołków sinusoidy.

12. Omówić dynamiczną zmianę kroku w SPICE.

Dynamiczna zmiana kroku wykorzystuje algorytm zmiennokrokowy, który „zagęszcza” obliczenia tam, gdzie napięcia i prądy zmieniają się gwałtownie i wydłuża krok, gdy sygnały są wolnozmienne. Pierwszy punkt czasowy wyznaczany jest przez program SPICE wg wzoru: T1=czas analizy/50 =Tstop/50

.TRAN. Jeżeli w trakcie maksymalnej liczby iteracji dozwolonej dla pojedynczego punktu czasowego, algorytm nie osiągnie zbieznosci, to krok czasowy jest redukowany 8x i iteracja powtarza się od początku az do osiagniecia zbieznosci lub do skrocenia kroku czasowego do ustalonego minimum. Podczas analizy długich odcinków niezmiennhych lub wolnozmiennych w czasie, przed wyznaczeniem następnego punktu czasowego krok jest zwiększony dwukrotnie.

13. Do czego stosuje się algorytm FFT i jakie jest jego ograniczenia stosowalności?

Algorytmy szybkiej transformacji Fouriera FFT wyznaczają dokładnie dyskretne przekształcenie Fouriera DFT. Za ich pomocą przeprowadzamy analizę widmową sygnałów dyskretnych. Algorytmy FFT nie korzystają bezpośrednio z definicji, lecz stosują wydajniejsze rozwiązania, oparte na symetrii funkcji harmonicznych. Ograniczeniem typowej FFT jest wymaganie, aby ciąg wejściowy zawierał liczbę wyrazów równą całkowitej potędze liczby 2.

Wyjaśnić istotę przecieku widma (kiedy występuje, czym się objawia i jak się go minimalizuje).

Dowolny sygnał wejściowy, którego częstotliwość nie jest dokładnie równa jednej z częstotliwości, dla których jest liczona transformata Fouriera, „przecieka” do wszystkich innych prążków DFT, fałszując widmo sygnału. Przeciek widma spowodowany jest nieciągłą zmianą sygnału na krańcach przedziału próbkowania. Minimalizuje się go za pomocą „okienkowania”, czyli wycinania sygnału za pomocą okna o łagodnych zboczach. Mnożąc ciąg wejściowy przez funkcję okna tego typu, powodujemy, że wartości sygnału wynikowego stają się takie same na początku i na końcu przedziału próbkowania. Jednocześnie „okienkowanie” redukuje moc sygnału i w konsekwencji konieczna jest odpowiednia korekta amplitud wszystkich prążków widma.

15. Na czym polega analiza AC?Analiza AC polega na obliczeniu prądów i napięć w układzie, pobudzanym wymuszeniami harmonicznymi. Analiza przeprowadzana jest przy założeniu, że:

-częstotliwości wymuszeń są jednakowe

-sygnały w układzie są na tyle małe, że można pominąć wszystkie efekty nieliniowe – nieliniowe modele elementów zastępowane są modelami liniowymi

-układ jest w stanie ustalonym

W efekcie wykonania analizy AC otrzymuje się amplitudowe i fazowe (małosygnałowe) charakterystyki częstotliwościowe wszystkich potencjałówwęzłowychi prądów gałęziowych.

16. Na czym polega analiza TRAN?

Analiza TRAN jest to analiza czasowa, w trakcie której obliczany jest przebieg wybranych potencjałów (napięć, prądów lub mocy) w funkcji czasu w zadanym przedziale (0, TStop) z określonym krokiem czasowym TStep. Wyróżniamy algorytm stałokrokowy i zmiennokrokowy.

1. Co to jest netlista?

Jest to lista połączeń pomiędzy elementami obwodu. Zawiera informacje o wszystkich elementach, ich rodzajach, wartościach oraz węzłach do których są dołączone.

2. Do czego służy metoda węzłowa?

Metoda węzłowa to metoda analizy stałoprądowych układów liniowych, wynikająca z praw Kirchhoffa. Na tej metodzie opiera się algorytm konstrukcji macierzy poprzez przeglądanie.

3. Wyjaśnić różnice miedzy metodą węzłową, a zmodyfikowaną metodą węzłową.

W zmodyfikowanej metodzie węzłowej:

-zostaje dodane niezależne źródło napięciowe oraz sterowane napięciowo źródło napięciowe

-wektor oprócz potencjałów węzłowych tworzą także prądy płynące przez źródła napięcia

-poszukiwanymi zmiennymi opisującymi stan układu, oprócz potencjałów węzłowych, stają się także prądy płynące przez źródła napięcia

-bez przekształceń można analizować obwód ze wszystkimi 4 typami źródeł sterowanych

-układ nie może zawierać oczek składających się jedynie ze źródeł napięciowych i indukcyjności.

Do czego służy metoda szablonów?

Metoda szablonów ułatwia konstrukcję macierzy w metodzie przez przeglądanie, które są wykorzystywane w równaniu macierzowym opisującym obwód.

5. Na czym polega metoda przez przeglądanie?

Polega na tworzeniu macierzy, identyfikacji położenia rozpatrywanego elementu oraz aktualizacji odpowiednich komórek macierzy, gdy tylko węzły podłączone do elementu zostaną określone. Metoda ta bazuje na predefiniowanych szablonach określających położenie konduktancji i prądów odpowiednich elementów w równaniu macierzowym.

6. Do czego służy algorytm ekstrapolacyjny Eulera?

Jak wszystkie metody całkowania numerycznego służy do obliczenia wartości funkcji w chwili jeśli znana jest wartość tej funkcji w chwili .

7. Do czego służy algorytm Newtona-Raphsona?

Algorytm służy do rozwiązywania obwodów nieliniowych w programach komputerowej analizy układów elektronicznych. Jest to metoda iteracyjna polegająca na tym, że po założeniu zerowego rozwiązania (punktu startowego) oblicza się „pierwsze rozwiązanie”. Jeżeli nie jest on wlasciwym rozwiązaniem to traktuje się go jako nowy punkt startowy i wyznacza kolejne az do osiagniecia rozwiązania o odpowiednio malym bledzie . Kolejne iteracje określa się jako formula : xn+1=xn-(fxn)/(fprimxn)

Jak poprawia się zbieżność algorytmu Newtona-Raphsona przy zbyt małej konduktancji diody?

Aby poprawić zbieżność należy dołączyć równolegle do złącza diody rezystor o znikomej wartości konduktancji (np. 1 pS). Wartość powinna być tak mała, żeby wynikający z niej prąd był znacząco mniejszy od tolerancji określającej warunek stopu, czyli aby nie wpływała ona na wynik symulacji. Eliminujemy tym sposobem problem dzielenia przez zero, jednocześnie przyśpieszając osiągnięcie zbieżności.

Jak poprawia się zbieżność algorytmu Newtona-Raphsona przy zbyt dużej konduktancji diody?

Aby poprawić zbieżność należy dołączyć szeregowo ze złączem diody niewielką rezystancję szeregową o konduktancji . Przy silnym spolaryzowaniu w kierunku przewodzenia dodatkowa rezystancja szeregowa zaczyna dominować w wypadkowej konduktancji elementu, co przyśpiesza osiągnięcie zbieżności.

10. Wymienić wadę i zalety algorytmów wielokrokowych całkowania numerycznego.

Wada: Wymagają największych nakładów obliczeniowych i w konsekwencji najdłuższego czasu obliczeń. Dodatkowo algorytm Geara -tego rzędu jest algorytmem -krokowym, więc wymaga wartości startowych, które są wyznaczane metodami niższych rzędów – algorytmy Eulera, trapezów.

Zalety: stabilne, cechujące się największą dokładnością i wydajnością w przypadku równań sztywnych.

11. Kiedy pojawiają się zniekształcenia nieliniowe i co powodują?

Jest to efekt przetwarzania sygnału przez układ o nieliniowej charakterystyce przejściowej. Typowo objawiają się obecnością dodatkowych składowych harmonicznych w widmie sygnału. Powodują zmianę kształtu sygnału wyjściowego np. obcięcie wierzchołków sinusoidy.

12. Omówić dynamiczną zmianę kroku w SPICE.

Dynamiczna zmiana kroku wykorzystuje algorytm zmiennokrokowy, który „zagęszcza” obliczenia tam, gdzie napięcia i prądy zmieniają się gwałtownie i wydłuża krok, gdy sygnały są wolnozmienne. Pierwszy punkt czasowy wyznaczany jest przez program SPICE wg wzoru: T1=czas analizy/50 =Tstop/50

.TRAN. Jeżeli w trakcie maksymalnej liczby iteracji dozwolonej dla pojedynczego punktu czasowego, algorytm nie osiągnie zbieznosci, to krok czasowy jest redukowany 8x i iteracja powtarza się od początku az do osiagniecia zbieznosci lub do skrocenia kroku czasowego do ustalonego minimum. Podczas analizy długich odcinków niezmiennhych lub wolnozmiennych w czasie, przed wyznaczeniem następnego punktu czasowego krok jest zwiększony dwukrotnie.

13. Do czego stosuje się algorytm FFT i jakie jest jego ograniczenia stosowalności?

Algorytmy szybkiej transformacji Fouriera FFT wyznaczają dokładnie dyskretne przekształcenie Fouriera DFT. Za ich pomocą przeprowadzamy analizę widmową sygnałów dyskretnych. Algorytmy FFT nie korzystają bezpośrednio z definicji, lecz stosują wydajniejsze rozwiązania, oparte na symetrii funkcji harmonicznych. Ograniczeniem typowej FFT jest wymaganie, aby ciąg wejściowy zawierał liczbę wyrazów równą całkowitej potędze liczby 2.

Wyjaśnić istotę przecieku widma (kiedy występuje, czym się objawia i jak się go minimalizuje).

Dowolny sygnał wejściowy, którego częstotliwość nie jest dokładnie równa jednej z częstotliwości, dla których jest liczona transformata Fouriera, „przecieka” do wszystkich innych prążków DFT, fałszując widmo sygnału. Przeciek widma spowodowany jest nieciągłą zmianą sygnału na krańcach przedziału próbkowania. Minimalizuje się go za pomocą „okienkowania”, czyli wycinania sygnału za pomocą okna o łagodnych zboczach. Mnożąc ciąg wejściowy przez funkcję okna tego typu, powodujemy, że wartości sygnału wynikowego stają się takie same na początku i na końcu przedziału próbkowania. Jednocześnie „okienkowanie” redukuje moc sygnału i w konsekwencji konieczna jest odpowiednia korekta amplitud wszystkich prążków widma.

15. Na czym polega analiza AC?Analiza AC polega na obliczeniu prądów i napięć w układzie, pobudzanym wymuszeniami harmonicznymi. Analiza przeprowadzana jest przy założeniu, że:

-częstotliwości wymuszeń są jednakowe

-sygnały w układzie są na tyle małe, że można pominąć wszystkie efekty nieliniowe – nieliniowe modele elementów zastępowane są modelami liniowymi

-układ jest w stanie ustalonym

W efekcie wykonania analizy AC otrzymuje się amplitudowe i fazowe (małosygnałowe) charakterystyki częstotliwościowe wszystkich potencjałówwęzłowychi prądów gałęziowych.

16. Na czym polega analiza TRAN?

Analiza TRAN jest to analiza czasowa, w trakcie której obliczany jest przebieg wybranych potencjałów (napięć, prądów lub mocy) w funkcji czasu w zadanym przedziale (0, TStop) z określonym krokiem czasowym TStep. Wyróżniamy algorytm stałokrokowy i zmiennokrokowy.

1. Co to jest netlista?

Jest to lista połączeń pomiędzy elementami obwodu. Zawiera informacje o wszystkich elementach, ich rodzajach, wartościach oraz węzłach do których są dołączone.

2. Do czego służy metoda węzłowa?

Metoda węzłowa to metoda analizy stałoprądowych układów liniowych, wynikająca z praw Kirchhoffa. Na tej metodzie opiera się algorytm konstrukcji macierzy poprzez przeglądanie.

3. Wyjaśnić różnice miedzy metodą węzłową, a zmodyfikowaną metodą węzłową.

W zmodyfikowanej metodzie węzłowej:

-zostaje dodane niezależne źródło napięciowe oraz sterowane napięciowo źródło napięciowe

-wektor oprócz potencjałów węzłowych tworzą także prądy płynące przez źródła napięcia

-poszukiwanymi zmiennymi opisującymi stan układu, oprócz potencjałów węzłowych, stają się także prądy płynące przez źródła napięcia

-bez przekształceń można analizować obwód ze wszystkimi 4 typami źródeł sterowanych

-układ nie może zawierać oczek składających się jedynie ze źródeł napięciowych i indukcyjności.

Do czego służy metoda szablonów?

Metoda szablonów ułatwia konstrukcję macierzy w metodzie przez przeglądanie, które są wykorzystywane w równaniu macierzowym opisującym obwód.

5. Na czym polega metoda przez przeglądanie?

Polega na tworzeniu macierzy, identyfikacji położenia rozpatrywanego elementu oraz aktualizacji odpowiednich komórek macierzy, gdy tylko węzły podłączone do elementu zostaną określone. Metoda ta bazuje na predefiniowanych szablonach określających położenie konduktancji i prądów odpowiednich elementów w równaniu macierzowym.

6. Do czego służy algorytm ekstrapolacyjny Eulera?

Jak wszystkie metody całkowania numerycznego służy do obliczenia wartości funkcji w chwili jeśli znana jest wartość tej funkcji w chwili .

7. Do czego służy algorytm Newtona-Raphsona?

Algorytm służy do rozwiązywania obwodów nieliniowych w programach komputerowej analizy układów elektronicznych. Jest to metoda iteracyjna polegająca na tym, że po założeniu zerowego rozwiązania (punktu startowego) oblicza się „pierwsze rozwiązanie”. Jeżeli nie jest on wlasciwym rozwiązaniem to traktuje się go jako nowy punkt startowy i wyznacza kolejne az do osiagniecia rozwiązania o odpowiednio malym bledzie . Kolejne iteracje określa się jako formula : xn+1=xn-(fxn)/(fprimxn)

Jak poprawia się zbieżność algorytmu Newtona-Raphsona przy zbyt małej konduktancji diody?

Aby poprawić zbieżność należy dołączyć równolegle do złącza diody rezystor o znikomej wartości konduktancji (np. 1 pS). Wartość powinna być tak mała, żeby wynikający z niej prąd był znacząco mniejszy od tolerancji określającej warunek stopu, czyli aby nie wpływała ona na wynik symulacji. Eliminujemy tym sposobem problem dzielenia przez zero, jednocześnie przyśpieszając osiągnięcie zbieżności.

Jak poprawia się zbieżność algorytmu Newtona-Raphsona przy zbyt dużej konduktancji diody?

Aby poprawić zbieżność należy dołączyć szeregowo ze złączem diody niewielką rezystancję szeregową o konduktancji . Przy silnym spolaryzowaniu w kierunku przewodzenia dodatkowa rezystancja szeregowa zaczyna dominować w wypadkowej konduktancji elementu, co przyśpiesza osiągnięcie zbieżności.

10. Wymienić wadę i zalety algorytmów wielokrokowych całkowania numerycznego.

Wada: Wymagają największych nakładów obliczeniowych i w konsekwencji najdłuższego czasu obliczeń. Dodatkowo algorytm Geara -tego rzędu jest algorytmem -krokowym, więc wymaga wartości startowych, które są wyznaczane metodami niższych rzędów – algorytmy Eulera, trapezów.

Zalety: stabilne, cechujące się największą dokładnością i wydajnością w przypadku równań sztywnych.

11. Kiedy pojawiają się zniekształcenia nieliniowe i co powodują?

Jest to efekt przetwarzania sygnału przez układ o nieliniowej charakterystyce przejściowej. Typowo objawiają się obecnością dodatkowych składowych harmonicznych w widmie sygnału. Powodują zmianę kształtu sygnału wyjściowego np. obcięcie wierzchołków sinusoidy.

12. Omówić dynamiczną zmianę kroku w SPICE.

Dynamiczna zmiana kroku wykorzystuje algorytm zmiennokrokowy, który „zagęszcza” obliczenia tam, gdzie napięcia i prądy zmieniają się gwałtownie i wydłuża krok, gdy sygnały są wolnozmienne. Pierwszy punkt czasowy wyznaczany jest przez program SPICE wg wzoru: T1=czas analizy/50 =Tstop/50

.TRAN. Jeżeli w trakcie maksymalnej liczby iteracji dozwolonej dla pojedynczego punktu czasowego, algorytm nie osiągnie zbieznosci, to krok czasowy jest redukowany 8x i iteracja powtarza się od początku az do osiagniecia zbieznosci lub do skrocenia kroku czasowego do ustalonego minimum. Podczas analizy długich odcinków niezmiennhych lub wolnozmiennych w czasie, przed wyznaczeniem następnego punktu czasowego krok jest zwiększony dwukrotnie.

13. Do czego stosuje się algorytm FFT i jakie jest jego ograniczenia stosowalności?

Algorytmy szybkiej transformacji Fouriera FFT wyznaczają dokładnie dyskretne przekształcenie Fouriera DFT. Za ich pomocą przeprowadzamy analizę widmową sygnałów dyskretnych. Algorytmy FFT nie korzystają bezpośrednio z definicji, lecz stosują wydajniejsze rozwiązania, oparte na symetrii funkcji harmonicznych. Ograniczeniem typowej FFT jest wymaganie, aby ciąg wejściowy zawierał liczbę wyrazów równą całkowitej potędze liczby 2.

Wyjaśnić istotę przecieku widma (kiedy występuje, czym się objawia i jak się go minimalizuje).

Dowolny sygnał wejściowy, którego częstotliwość nie jest dokładnie równa jednej z częstotliwości, dla których jest liczona transformata Fouriera, „przecieka” do wszystkich innych prążków DFT, fałszując widmo sygnału. Przeciek widma spowodowany jest nieciągłą zmianą sygnału na krańcach przedziału próbkowania. Minimalizuje się go za pomocą „okienkowania”, czyli wycinania sygnału za pomocą okna o łagodnych zboczach. Mnożąc ciąg wejściowy przez funkcję okna tego typu, powodujemy, że wartości sygnału wynikowego stają się takie same na początku i na końcu przedziału próbkowania. Jednocześnie „okienkowanie” redukuje moc sygnału i w konsekwencji konieczna jest odpowiednia korekta amplitud wszystkich prążków widma.

15. Na czym polega analiza AC?Analiza AC polega na obliczeniu prądów i napięć w układzie, pobudzanym wymuszeniami harmonicznymi. Analiza przeprowadzana jest przy założeniu, że:

-częstotliwości wymuszeń są jednakowe

-sygnały w układzie są na tyle małe, że można pominąć wszystkie efekty nieliniowe – nieliniowe modele elementów zastępowane są modelami liniowymi

-układ jest w stanie ustalonym

W efekcie wykonania analizy AC otrzymuje się amplitudowe i fazowe (małosygnałowe) charakterystyki częstotliwościowe wszystkich potencjałówwęzłowychi prądów gałęziowych.

16. Na czym polega analiza TRAN?

Analiza TRAN jest to analiza czasowa, w trakcie której obliczany jest przebieg wybranych potencjałów (napięć, prądów lub mocy) w funkcji czasu w zadanym przedziale (0, TStop) z określonym krokiem czasowym TStep. Wyróżniamy algorytm stałokrokowy i zmiennokrokowy.