Проверка корректности работы программы и выбор числа конечных элементов по заданной точности вычислений

Для проверки корректности работы программы создадим тестовую модель в программе анализа, для которой можно создать не очень громоздкую Spice-модель, и

сравним АЧХ и ФЧХ, полученные с помощью МКРЭ и с помощью анализа в программе схемотехнического моделирования.

Топологии верхнего и нижнего слоев ДО ЯЭФПЭРП тестовой модели изображены на рисунке 3.6 для N = 0,218, а соответствующая Spice-модель - на рисунке 3.7.

Рис. 3.6 Топологии верхнего и нижнего слоев ДО ЭЯФП

ЭРП тестовой модели.

На рисунке 3.8 показаны в сравнении графики АЧХ коэффициентов передачи, полученные в программе анализа ЯЭФП ЭРП и в программе схемотехнического моделирования с использованием Spice-модели. Видим, что характеристики имеют хорошее совпадение по частоте режекции (погрешность составляет 4,75%) и имеют разницу в глубине затухания порядка 15 дБ.

Рис. 3.7 Spice-модель, соответствующая

топологии

Можно считать, что программа анализа двумерных ЯЭФП работает корректно, так как погрешность по глубине затухания можно объяснить недостаточно большим числом RC-звеньев (по 64) на каждый OO КРЭ, тогда как для получения точности порядка 10%

требуется число звеньев не менее 256. При выбранном числе звеньев время расчета в программе схемотехнического моделирования составило 832,2 сек. в то время как расчет с помощью программы анализа потребовал не более 0,3 сек.

Рис. 3.8 АЧХ коэффициентов передачи двумерного ЯЭФПЭРП: 1 - программа анализа ЯЭФП; 2 - программа схемотехнического моделирования Spice-модели.

Поскольку количество КРЭ определяет точность и время вычислений, то необходимо знать, каким должно быть минимальное число КРЭ, чтобы обеспечить требуемую точность.

Рис. 3.8 Зависимость погрешности вычисления частоты режекции фильтра на ДО

ЯЭФПЭРП от числа конечных элементов.

Cэтой целью был выбран коэффициент формы ЯЭФП равный 2, а длины контактных площадок были равны ширине резисторов в каждом слое.

В процессе исследования изменялось только число КЭ, при неизменной топологии резистивных слоев и схемы включения ЯЭФП. На рисунке 3.8 показан график отклонения нормированной частоты режекции от точного значения GiRC = 19,8, рассчитанного теоретически для OO ЯЭФП ЭРП Видим, что при сетке КРЭ 6x12 погрешность определения частоты режекции составляет не более 1%.

Если подсчитать количество элементов двумерной модели ЯЭФП на элементах с сосредоточенными параметрами для моделирования характеристик рассмотренного режекторного фильтра в программе OrCAD, то для получения той же точности необходимо не менее 17 000 элементов. Время вычисления такой цепи в программе OrCAD оказывается на 3 порядка больше, чем с помощью разработанной программы анализа.

3.2.