Komputerowe projektowanie i analiza obwodów 0800-KAOB

Program zajęć:
1. Wprowadzenie do projektowania obwodów elektronicznych za pomocą komputera.
1.1. Przedstawienie oprogramowania i jego możliwości.
1.2. Program SPICE i jego następcy - światowy standard w dziedzinie symulacji układów elektrycznych i elektronicznych.
1.3. Rodzaje analiz możliwych do wykonania za pomocą programu SPICE.
1.4. Słowniczek pojęć związanych z projektowaniem układów.
2. Przygotowanie układu do symulacji.
2.1. Sposób przedstawienia schematu elektrycznego w sposób „zrozumiały” dla komputera.
2.2. Ogólne zasady tworzenia listy połączeń.
2.3. Ogólne zasady pisania skryptów sterujących analizami.
3. Rysowanie schematów za pomocą dostępnego oprogramowania.
3.1. Automatyczne tworzenie listy połączeń i skryptów sterujących.
3.2. Biblioteki dostępnych elementów elektronicznych.
4. Analiza DC (stałoprądowa).
4.1. Deklarowanie i stosowania parametrów i wyrażeń.
4.2. Zmienne i parametry analizy DC.
4.3. Stosowanie znaczników (markerów napięcia, prądu, różnicowych) i wizualizacja wyników analizy (program PROBE).
4.4. Przykłady stosowania źródeł prądu i napięcia.
5. Zagnieżdżanie analiz.
5.1. Analiza DC w funkcji dwóch zmiennych.
5.2 .Analiza parametryczna.
6. Analiza AC (zmiennoprądowa małosygnałowa).
6.1. Wyznaczanie pasma przenoszenia filtrów.
6.2. Stosowanie zaawansowanych znaczników (wyznaczanie fazy, części rzeczywistej i urojonej napięć i prądów).
6.3. Wyznaczanie charakterystyk współczynnika wzmocnienia i przesunięcia fazy sygnału w funkcji częstotliwości dla filtrów i prostych wzmacniaczy.
6.4. Wizualizacja wyników, zawansowane funkcje programu PROBE.
7. Łączenie analiz - wyznaczanie rodzin charakterystyk.
8. Analiza TRANSIENT (stanów nieustalonych).
8.1. Źródła sygnału zależnego od czasu.
8.2. Analiza sygnału w funkcji czasu.
8.3. Zastosowanie analizy do układów prostowników, wzmacniaczy i generatorów.
8.4. Podstawy analiz układów cyfrowych.
8.5. Stosowanie warunków początkowych w analizie stanów nieustalonych.
9. Modele rzeczywistych elementów elektronicznych.
9.1. Modele elementów pasywnych, modelowanie zmian oporności w funkcji temperatury.
9.2. Modele elementów półprzewodnikowych stosowanie parametrów modelu w analizach.
10. Projektowanie obwodów drukowanych programy rodziny PCB.
10.1. Podstawy technologii obwodów drukowanych.
10.2. Zasady rozmieszczania ścieżek.
10.3. Obudowy elementów elektronicznych.
11. Własnoręczne wykonanie projektu, narysowanie schematu, wykonanie analiz odpowiednich dla wybranego obwodu, zaprojektowanie płytki drukowanej.
Opisane problemy realizowane na zajęciach mają zapewnić:
- umiejętność rysowania schematów elektrycznych za pomocą wyspecjalizowanego systemu CAD
- umiejętność przeprowadzenia podstawowych symulacji stałoprądowych i zmiennoprądowych obwodów elektrycznych zawierających typowe elementy bierne (rezystory, cewki, kondensatory), czynne (diody i tranzystory), wzmacniacze operacyjne i bramki logiczne za pomocą oprogramowania z rodziny SPICE lub pokrewnych
- zdolność do samodzielnego i szybkiego opanowania obsługi oprogramowania CAD do tworzenia dokumentacji technicznej układów elektrycznych i elektronicznych
- znajomość podstaw projektowania obwodów drukowanych za pomocą systemu CAD. Podstawy teoretyczne do tworzenia bibliotek modeli do bardziej zaawansowanych symulacji obwodów za pomocą SPICE i pokrewnych.
Przykłady obwodów elektronicznych stosowane podczas kursu zostały tak dobrane, aby ich stopień trudności nie zaciemniał głównego celu kursu, czyli nauki symulacji tych układów. Ogromna większość z nich to nieznacznie zmodyfikowane układy wykorzystywane podczas ćwiczeń na Pracowni Elektronicznej I przez studentów I roku.