В среде разработчиков и исследователей в различных направлениях науки и техники широко применяются средства моделирования, способные отражать и логику с ошибками и представлять аналоговые и цифровые устройства, а также участвовать в безошибочном проектировании крупных и сложных систем. Широко внедряются эффективные методы автоматизированного моделирования. Разработчик получает в своё распоряжение большое количество моделей, отражающих различные компоненты, что ведёт к изменению стиля проектирования. Сектор средств моделирования – наиважнейший сектор рынка САПР: чем раньше модели устройств появятся у разработчиков, тем раньше начнётся активное внедрение новых компонентов в реальные изделия.
Для студентов, специализирующихся в области разработки аппаратных электронных средств, в русле самообучения и аудиторных занятий, важен механизм моделирования как средство изучения базовых тем дисциплин электроники и схемотехники [1].
В первую очередь, разработчику или студенту необходимо понять, что модель объекта является одной из важнейших субстанций проектирования, требует ясного понимания механизма отображения объекта в модели.
Вторая сторона – это использование математического моделирования, когда устанавливается соответствие реальному объекту некоторого математического объекта (математической модели). Но разработчик или студент должны понимать конкретную степень приближения математической модели, описывающей реальный объект.
Третья направленность – это помощь обучающемуся или проектировщику в понимании физических процессов работы функциональных узлов. Описание работы узла сопровождается, проверяется и по ходу моделирования, позволяющего увидеть численные значения параметров в схеме, выявить влияние отдельного компонента на работу всего узла, а также провести параметрическую оптимизацию объекта (модели) относительно требования задания. То есть, фактически проводится исследование модели с помощью аналитических или вычислительных методов.
При моделировании процесс функционирования электрической схемы представляется в виде определённого алгоритма, который реализуется на ЭВМ. По полученным результатам делаются выводы относительно исходного процесса.
Критерием адекватности между моделью и объектом выступает практика. Этот критерий зачастую не формализован и в конкретном случае требует отдельного исследования. Но такой подход к построению моделей сложных объектов имеет ряд существенных недостатков. Отражение целевой, но разнообразной информации о технологии изготовления объекта, физических процессах, например, в электрических схемах и электронных компонентах проявит необходимые ограничения, компромиссы, выявленные новые закономерности, связи искомых и базовых переменных модели.
На всех этапах моделирования должна действовать цепочка связей: расчёт – экспериментальное подтверждение – новый расчёт. Специалист в области моделирования должен понимать методологию сквозного многоуровневого моделирования объекта, знать возможности пакетов программ моделирования и их математического обеспечения, уметь решать вопросы оптимизации.
Любая электрическая цепь и электронный компонент, в зависимости от условий работы, должны рассматриваться как сложные системы. При моделировании электронных схем приходится решать сложные задачи обеспечения большого числа свойств объекта [2]. Выбор показателей и оптимизацию важных свойств объекта следует проводить совместно с изучением методов и моделей теории систем.
В основе приближённого моделирования лежит подобие, при котором некоторые стороны функционирования объекта не моделируются совсем. В зависимости от характера изучаемых процессов, в первую очередь, используются: детерминированное моделирование – отображает процессы, в которых отсутствуют случайные воздействия.
Общий принцип, положенный в основу схемотехнического моделирования, отражает требования к обучающимся: необходимо понимать физические процессы в объекте исследования; знать, какие элементы схемы или компонента и каким образом определяют характеристики объекта, уметь их предопределить не прибегая к глубокому проектированию.
Библиографическая ссылка
Никонова Г.В. ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИЗУЧЕНИИ БАЗОВЫХ РАЗДЕЛОВ ЭЛЕКТРОНИКИ // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 1-2. – С. 148-149;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=4577 (дата обращения: 19.04.2024).