TU BRAUNSCHWEIG
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Achtung:

:-( Das Demoprogramm läuft leider nur mit dem alten Java-Workshop (JDK1.0).


Einführung:

Im Anfangsstadium des Schaltungsentwurfs liegen bei neuen Schaltungsstrukturen keine numerischen Werte für die Bauelemente vor. Damit scheiden konventionelle numerische Simulatoren wie SPICE von vornherein aus. Eine Alternative stellt die symbolische Analyse dar, die aber oft recht umfangreiche Ergebnisse liefert. Aus Mangel an numerischen Werten können diese Ergebnisse aber nicht weiter genähert werden.

Dennoch ist ein erfahrener Schaltungsentwickler in der Lage, das prinzipielle Verhalten einer undimensionierten Schaltung vorherzusagen. Die Qualitative Analyse ermöglicht es nun, diese Fähigkeit auf dem Rechner nachzubilden. Dazu werden die qualitativen Werte positiv, null und negativ eingeführt.

Client, Server. Das Applet ist ein Frontend, das zum QA-Server Kontakt aufnimmt. Der QA-Server führt die eigentlichen Berechnungen durch. Er läuft auf dem gleichen Rechner (www.nst.ing.tu-bs.de, SUN Ultra450) wie auch der WWW-Server.

In der Demo-Version können DC- und Kleinsignal-Analysen dieser Schaltungsstruktur durchgeführt werden:

Astable Multivibrator

Diese dazugehörige Netzliste wird vom QA-Server verwendet:

Astable Multivibrator
*
R1 1 2 +
R2 2 0 + 
R3 4 0 + 
R4 5 0 + 
R5 1 3 +
C1 4 5 + IC = -
Q1 3 2 4 QN
Q2 1 3 5 QN
VS 1 0 +
.MODEL QN NPN  ( QADCAC=MINB )
.END
      


QaSimDemo-Applet

Hauptfenster kann nach dem Beenden durch Knopfdruck neu geöffnet werden.

If your browser recognized the applet tag, you would see something like this:

Mini Screendump


Bedienung:
Options & Defaults:
Expand Node and Loop Equations
Erzeugt zusätzliche Knoten- und Schleifengleichungen
Display System of Equations
Anzeige des qualitativen Gleichungssystems
Display Solved Equations
Ausgabe der Gleichungsnummer während des Lösens des Gleichungssystems
Vector Pointer / Vector Array
Schaltet zwischen zwei verschiedenen, internen Datenstrukturen um
Analysis:
Start DC Analysis
Starten einer DC-Analyse. Vorher müssen mittels Set Nonlinears die Arbeitsbereiche der Nichtlinearitäten (Transistoren) gesetzt werden. Wenn Use Initial Conditions gewählt wird, werden die Anfangswerte der dynamischen Elemente berücksichtigt.
Start Small-Signal Analysis
Starten einer Kleinsignal-Analyse. Vorher müssen mittels Set Nonlinears die Arbeitsbereiche der Nichtlinearitäten (Transistoren) gesetzt und mittels Set Dynamics die Beschreibung der dynamischen Elemente (Kondensator) ausgewählt werden. Wenn Check Operating Point gewählt wird, wird vor der Kleinsignal-Analyse eine DC-Analyse durchgeführt, um die Gültigkeit des Arbeitspunktes zu überprüfen.
Console Messages:
Hier kann der Lösungsvorgang beobachtet werden. Erscheint das Fenster Error Message mit einer Gleichung, so führte diese Gleichung zu einem Widerspruch.

Beispiel (DC-Analyse):
  1. Analysis auswählen
  2. Set Nonlinears anklicken, Fenster States of Nonlinearities erscheint
  3. Apply anklicken
  4. Done anklicken
  5. Start DC Analysis anklicken, Fenster Results erscheint
  6. Select All anklicken
  7. Display anklicken
  8. Ergebnis wird angezeigt

Interpretation des Ergebnisses:
Die gewählten Zustände der Transistoren sind gültig. Es gibt drei mögliche Zustände der Schaltung, die sich durch die nicht festgelegte Zweigspannung U(C1) ausdrücken.


Bipolar-Transistor-Zustände:

OFF Aus
FON Vorwärts normal
RON Rückwärts normal
FST Vorwärts Sättigung
RST Rückwärts Sättigung

Kleinsignal-Modelle der Kapazitäten:

OL Leerlauf
RS Widerstand
SC Kurzschluß

Hinweise & FAQ:

Allgemeine Fragen werden (hoffentlich) in der FAQ beantwortet.
Weitere Kritik, Fragen und Anregungen bitte an webmaster@nst.ing.tu-bs.de!


Literatur:
  1. M. Thole, J. Meise, E.-H. Horneber,
    Qualitative Analysis of Nonlinear Dynamic Circuits,
    Proceedings of 2nd International Conference on Intelligent Systems Engineering, Hamburg, September 1994
  2. M. Thole, J. Meise, E.-H. Horneber,
    Evaluating Possible States of Nonlinear Dynamic Networks by Use of Qualitative Analysis
    Proc. 3rd Int. Workshop on Symbolic Methods and Applications to Circuit Design (SMACD'94), Seville, October 1994
  3. M. Thole, E.-H. Horneber,
    Qualitative Analysis of Analog Circuits with Expanded Node and Loop Equations,
    Proc. 3rd IEEE Int. Conf. on Electronics, Circuits, and Systems ICECS '96, Rodos, October 1996



aktualisiert: 13.10.2010

Verantwortlich: Michael Hinz
Feedback an: m.hinz@tu-braunschweig.de