Как работает Spice симулятор?

[Voblin]

Всем привет.
может кто нибудь рассказать, или сказать где почитать или еще каким нибудь способом донести до меня информацию, о том как симулируют спайс симуляторы ну к примеру LTSpice IV
Если быть совсем точным то меня интересует каким образом программа расчитывает различные величины(ток, напряжения) в различных узлах, и через различные элементы (в частности катушку и конденсатор).

Мне кажется должен быть определенный алгоритм симуляции схемы... Как его узнать???
С уважением.

[YS]

Поищите учебники по цифровому моделированию схем. Это в радиотехнических ВУЗах на третьем примерно курсе проходят.

Вкратце - создается ориентированный граф цепи, из него получаются уравнения метода узловых потенциалов в матричной форме. Потом они решаются. Собственно, все.

[Voblin]

Может посоветуете какуто определенную книгу, мне ужается найти только книги руководства по использованию раличных симуляторов...

[Jack_A]

Мне кажется должен быть определенный алгоритм симуляции схемы... Как его узнать???

А оно надо ? Чтобы пользоваться симулятором, на первом этапе не особо нужно знать его "требуху". Берешь конкретный стим. и с помощью хелпа мастеришь и симулируешь схемы - от простых к сложным. Я использую к примеру Workbench - позволяет вчерне определить поведение схемы. Что меня в нем бесит - суперидиотский графический редактор схем. Ведешь, к примеру, связь от одной точки к другой, так он почему-то вокруг конечной точки начинает нарезать круги и подходит к точке соединения с совершенно непонятной стороны.
Но симуляция всегда дает довольно приближенный результат, и в железе всегда могут быть сюрпризы.

[Voblin]

А оно надо ?

Суть вопроса заключается в том что именно оно и надо...

Больше всего меня интересует как симулятор обрабатывает реактивные элементы (емкость, индуктивность) в режиме переходных процессов (Trancient analysis)

[YS]

как симулятор обрабатывает реактивные элементы (емкость, индуктивность) в режиме переходных процессов (Trancient analysis)

Тупо решает кучу уравнений в каждой временной точке.

[Jack_A]

как симулятор обрабатывает реактивные элементы (емкость, индуктивность) в режиме переходных процессов

Как сказал уважаемый YS, - тупо решает диффуры типа dU/dt или dI/dt. Если бы я заморочился вопросом "как это работает?" , меня больше интересовало бы, как оно обрабатывает нелинейности? гонки фронтов ( для цифры ) ?
Давным-давно, когда еще не знал про ВоркБенчи и ПиСпайсы, я для моделирования необходимых фрагментов пис`ал на С прогу, и она хоть без изысков в виде виртуального осциллографа, старательно решала методом Рунге-Кутта системы диффур и близко к истине описывала, что мы будем иметь в итоге. Тут главное было - не промахнуться с шагом интегрирования, потому что или получалось чересчур грубо при большом шаге, или слишком долго и с погрешностью, растущей уже за счет конечной точности машинной математики. Но когда добрые дяди из забугорья решили эти задачи за меня, я успокоился
А оно надо для диплома или не приведи аллах - для диссерта ?

[Voblin]

Как сказал уважаемый YS, - тупо решает диффуры типа dU/dt или dI/dt. Если бы я заморочился вопросом "как это работает?" , меня больше интересовало бы, как оно обрабатывает нелинейности? гонки фронтов ( для цифры ) ?
Давным-давно, когда еще не знал про ВоркБенчи и ПиСпайсы, я для моделирования необходимых фрагментов пис`ал на С прогу, и она хоть без изысков в виде виртуального осциллографа, старательно решала методом Рунге-Кутта системы диффур и близко к истине описывала, что мы будем иметь в итоге. Тут главное было - не промахнуться с шагом интегрирования, потому что или получалось чересчур грубо при большом шаге, или слишком долго и с погрешностью, растущей уже за счет конечной точности машинной математики. Но когда добрые дяди из забугорья решили эти задачи за меня, я успокоился
А оно надо для диплома или не приведи аллах - для диссерта ?

Да не... Просто помогаю человеку который на ВЫ с компьютером проверить одну теорию, и хочу понять насколько симулятор может оказаться полезным, в этой задаче...
Ну и так для общего развития, когда учился в универе, на многие, как оказалось, полезные дисциплины просто забил, а из-за вышки меня вообще чуть не отчислили... вот теперь наверстать упущенное)))

Вернемся к нашим баранам. Прежде чем решать диф-уры надо сначала эти диф-уры где нибудь украсть ну то-есть составить... Вот как-бы и где-бы узнать как симулятор это делает, а потом что он с ними делает, идеально было-бы увидить это на каком нибудь простом примере...

[Jack_A]

Прежде чем решать диф-уры надо сначала эти диф-уры где нибудь украсть ну то-есть составить...

Для моделирующих программ используется вся та же теория, которую зубрили мы студентами лет полста тому назад и считали на логарифмических линейках Например :
http://www.ups-info.ru/for_partners/lib ... eskih_tse/

Ну а составленные системы дифф.ур. решаются известными численными методами. Есть специальные пакеты программ. Мои студенты-дипломники получали обычно 5 баллов за красиво рассчитанный переходной процесс в проектируемой ими САУ на старом добром Фортране. Конечно, кафедровые знали, кто пис`ал им прогу Пакеты мы не использовали - да и где их найдешь для СМ-4 в эпоху Брежневского застоя.

[YS]

Вот как-бы и где-бы узнать как симулятор это делает, а потом что он с ними делает

Покурите "метод узловых потенциалов", это оно. Еще почитайте про преобразование Лапласа (Фурье туда же) применительно к электронике.

[Voblin]

Без ста грамм не разобраться))
Давайте представим что я симулятор... и меня заствили смоделировать такую несложную схему
начиная с момента замыкания момента ключа...
От меня хотят увидить кривые напряжения на конденсаторе и тока в катушке... а сделать мне это нужно по тому же алгоритму, по которому работают другие мои собратья симуляторы))

Мои действия?

Схема.png

Схема

(6.93 КБ) 779 скачиваний

[YS]

Мои действия?

Сразу же сообщить об ошибке - circuit is missing a ground reference.

Для начала надо выбрать точку нулевого потенциала. А дальше составлять уравнения методом узловых потенциалов - по сути, формализованные законы Кирхгофа.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_узловых_потенциалов
http://freewriters.narod.ru/primeri_res ... entsialov/
http://www.sonel.ru/ru/biblio/theory/el ... er-2/2.22/

Как симулятор составляет уравнения? Тут приходит на помощь теория графов. Она позволяет формализовать обход цепи.

[Voblin]

Ну с ошибкой это понятно))

Во всех этих примерах схемы состоят из резисторов источников ЭДС иногда источников тока, а вот что делать с реактивными элементами что-то не обнаружил..

[Jack_A]

Во всех этих примерах схемы состоят из резисторов источников ЭДС иногда источников тока, а вот что делать с реактивными элементами что-то не обнаружил..

Вот в приведенной мной ссылке этот пример на рис.1 разобран до косточек. Для реактивных элементов применяют производные и интегралы от напряжений и токов. Уравнение составлено ( если брать рис.1, то там u=0 ) , решается аналитически или численными методами. Если даже не заморачиваться Рунге-Куттом, то метод Эйлера дает для такой простой схемы решение с приемлемой точностью буквально за несколько иттераций.
Что касаемо Фурье -- это уже немножко для более высокого уровня понимания.

[YS]

Вы чего? Какой классический метод? Такие уравнения в 99% численно решаются именно как алгебраические в виде Лапласовых/Фурье образов.

что делать с реактивными элементами что-то не обнаружил..

Так говорю же, курите метод комплексных амплитуд, преобразования Фурье и Лапласа. Импедансы реактивностей представляются в виде своих образов в этих пространствах.

[Voblin]

Ну чтож, спасибо за помощь, дальше попробую сам разобраться)

[YS]

Не за что. Удачи!