D display üzemű, interaktív áramkörszimulációs program

DR. SZÉKELY VLADIMÍR — DR. TARNAY B M E Elektronikus Eszközök Tanszék

KÁLMÁN

BERNUS PÉTER MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutató Intézet

TRANZ-TRAN 3/D—display üzemű, interaktív áramkörszimulációs program ETO

519.688:681.3.015:681.327.69

Világjelenség, hogy az integrált á r a m k ö r ö k tervezésé­ ben egyre nagyobb szerephez jutnak a számítógépi módszerek. A gépi tervező rendszerek ma m á r min­ den munkafázisban segítik a k o n s t r u k t ő r t : az á r a m ­ köri és a kiviteli tervezésben éppúgy, mint a maszkok elkészítésében. Ilyen, az IC tervezés teljes f o l y a m a t á t segítő komplex számítógépi tervezőrendszert fejlesz­ t e t t k i t a n s z é k ü n k az 1974 — 77 időszakban. A rend­ szer felépítésénél fogva mind monolitikus, mind szi­ getelő alapú IC-k tervezésére alkalmas. A k o n k r é t megvalósítás — mivel a felmerült igények ilyen irá­ n y ú a k voltak — szigetelő alapú á r a m k ö r ö k tervezé­ sére szolgál. A m u n k á t a K ö z p o n t i Fizikai K u t a t ó Intézet és a R E M I X Rádiótechnikai Vállalat meg­ bízásából végeztük. A programrendszer, amely a R E M I X k o n s t r u k t ő r e i t segíti a vastag- és v é k o n y ­ réteg IC-k tervezésében, az alábbi részekből á l l :

t e r a k t í v működésűek. A programok közvetlenül kap­ csolódnak egymáshoz, egyik a m á s i k n a k t o v á b b í t j a a tervezés alatt álló á r a m k ö r adatait. Egy á r a m k ö r tervezése így egységes folyamatot alkot. A t e r v e z ő a display elé ülve, először á r a m k ö r i szimulációt végez. Módosítások és újbóli analízisek ú t j á n eljut a végleges á r a m k ö r h ö z (egyes speciális á r a m k ö r ö k n é l — p l . a k t í v szűrőknél — az á r a m k ö r t direkt szintézissel külön programszegmens állítja elő). Most behívja a kiviteli tervező programot. A d a t b a n k b ó l v á l a s z t anyagokat, alkatrészeket, majd elkészíti a k é p e r n y ő n az elrendezési tervet. Összekötő huzalozást a l a k í t k i . Végignézheti e z u t á n a display-ernyőn az összes ter­ vezett maszkot, s ha minden rendben, utasítja a prog­ ramot az adatok t o v á b b í t á s á r a a rajzgépnek. A z I C specifikációtól a kész maszkokig egyetlen, megszakí­ tás nélküli gépi tervezési folyamat: ezzel t e r v e z ő ­ rendszerünk h a z á n k b a n ma egyedülálló.

— T R A N Z - T R A N 3/D nemlineáris á r a m k ö r a n a ­ lízis program, — A K S Z —1 aktívszűrő-szintézis program, — T R A F I C transzverzális szűrő tervező prog­ ram, — VASTAGIC vastagréteg IC kiviteli tervező program, — V É K O N Y I C vékonyréteg IC k i v i t e l i tervező program, — M A S Z K maszkelőállító program, — A D A T R A N K , amely a felhasználható anya­ gókra, á r a m k ö r i elemekre v o n a t k o z ó minden elektromos, geometriai stb. információt tartal­ maz, — M S I , MS2 statisztikai programcsomag.

Jelen c i k k ü n k célja a rendszer egy részprogram^ j á n a k , a T R A N Z - T R A N 3/D áramkörszimulációs programnak ismertetése. Ez a program nemcsak a rendszerbe illesztve fut, hanem — megfelelő T P A - i gépkonfiguráción — a t t ó l függetlenül is m ű k ö d t e t ­ h e t ő . Különlegessége a szokásos á r a m k ö r s z i m u l á ­ ciós programokkal szemben, hogy displayt alkalma­ zó, i n t e r a k t í v működésű program. A tervezőnek csak fel kell rajzolnia a képernyőre az analizálandó á r a m ­ k ö r t ; a gép elvégzi a k é r t analízist, s e r e d m é n y e i t grafikusan, rajzok formájában közli a display-er­ nyőn.

m

A felsorolt tervező programok mind Beérkezett: 1978. I. 18

display-in-

Az ember—gép kapcsolatnak ez a n á l u n k újszerű szervezése igen nagy jelentőségű a program kényel­ mes használata, eredményeinek k ö n n y ű é r t é k e l h e t ő ­ sége szempontjából. „Csak le kell ülni a k é p e r n y ő e l é " — a számítástechnikai előismeretek teljes szükség­ telensége és a vizuális ember—gép kapcsolat a t t r a k t í v volta biztosan sok új hívet szerez majd á r a m k ö r t e r ­ vező programunknak.

257

HÍRADÁSTECHNIKA X X I X . ÉVF. 9. SZ.

A T R A N Z - T R A N 3 áramköranalízis program általános Jellemzése T a n s z é k ü n k körülbelül egy évtizede foglalkozik univerzális áramkörszimulációs programok kidolgo­ zásával. E munka e r e d m é n y e k é n t j ö t t létre az évek során t ö b b v á l t o z a t b a n a T R A N Z - T R A N 2 á r a m ­ köranalízis program [ 1 . . . 3]. Ez a sokak által ismert és h a s z n á l t program ma is ö t hazai közepes és nagy­ számítógépen hozzáférhető. 1974—75-ben dolgoztuk k i a program T P A - i kisszámítógépeh m ű k ö d ő v á l t o ­ z a t á t : a T R A N Z - T R A N 3-at. Ez az 1975-ben el­ készült és p u b l i k á l t program m é g csak n y o m t a t ó ­ kimenetet használt fel és nem v o l t i n t e r a k t í v m ű ­ ködésű. 1977-ben fejlesztettük k i belőle a 3/D jelű, displayről vezérelt i n t e r a k t í v v á l t o z a t o t , amit e he­ lyen p u b l i k á l u n k először. Az 1975-ben p u b l i k á l t [4], [5] T R A N Z - T R A N 3 a maga nemében egyedülálló volt abban a tekintet­ ben, hogy először realizálta kisszámítógépen az u n i ­ verzális nemlineáris áramkörszimuláció feladatát, olyan funkciókat, melyeket eddig csak közepes vagy nagygépeken v a l ó s í t o t t a k meg. Megalkotásakor azt t a r t o t t u k szem előtt, hogy a T R A N Z - T R A N 2 analízisprogram nagygépeken megszokott Szolgál­ t a t á s a i n a k legtöbbjét á t m e n t s ü k a kisgépes v á l t o ­ zatba. Analízisprogramunk nagygépes v á l t o z a t a i v a l , a kisgépre a d a p t á l á s kérdésével, valamint a programok algoritmusaival és modelleivel k a p c s o l a t b a n ' k o r á b ­ ban publikált m u n k á i n k r a [1], [ 6 ] . . .[8] hivatkozunk; i t t most csak a megvalósított kisgépes program spe­ cifikációs adatait soroljuk el. Analízisfajták: DC (egyenáramú) analízis, transzfer karakterisztika számítás, érzékenység vizsgálat, AC (kisjelű v á l t a k o z ó á r a m ú ) analízis, tranziens analízis. Áramköri

elemek, modellek:

feszültség- és á r a m g e n e r á t o r , ellenállás, kapacitás, félvezető dióda, bipoláris tranzisztor, térvezérelt tranzisztor, á r a m k ö r i modul ( p l . műveleti erősítők A megengedett

leírására).

hálózatméret:

30 csomópont, 60 ág.

sorolt specifikációs adatok t e h á t a 3/D v á l t o z a t r a is érvényesek. Űj szolgáltatások viszont a 3/D v á l t o z a t n á l a k ö ­ vetkezők : — az áramkörbevitel i n t e r a k t í v m ó d o n , az á r a m ­ körnek a képernyőre való „felrajzolásával" történik, — az analízisek eredményeit a program grafiku­ san, a képernyőn megjelenő f ü g g v é n y á b r á k segítségével közli, — minden eredményközlés u t á n lehetőség van az á r a m k ö r egyes részeinek törlésére, módosítá­ sára és újbóli analízisre. \ Az interaktív program általános kérdései A T R A N Z - T R A N 3/D program gépkonfiguráción ü z e m k é p e s :

a

következő

— T P A - i központi egység 16 K m e m ó r i á v a l (12 bites szavak), — NE—601 / i típusú raszter-display, — diszk, legalább 64 K kapacitással, — gyors lyukszalagolvasó. Előnyös, ha ezek mellett m é g gyorsperforátor é s s o r n y o m t a t ó is tartozik a rendszerhez. A display berendezést — mivel ez az egyetlen nem konvencionális egység a felsoroltak közül — k ü l ö n is ismertetjük. Jellemzője az NE—601/i t í ­ pusnak, hogy elektronsugara a tévénél megszokott m ó d o n pásztázza a k é p e r n y ő t , és hogy s o r o n k é n t is csak egyenletes sűrűségben elhelyezkedő pontokban képes fénypontot írni. A k é p e r n y ő n t e h á t ' k ö t ö t t sorés oszlopszerkezetű pontok jeleníthetők meg. Innen az elnevezés: pontraszteres display. E s e t ü n k b e n a raszter 180X240 ppntból áll. Ez csak mérsékelt részletgazdagságú képek felrajzolását teszi lehetővé. Egyes programszervezési fogásokkal e l é r t ü k , hogy e felbontóképesség az adott feladathoz mégis elegendő legyén. Ezekre a későbbiekben m é g utalunk. A displaynek nincs saját memóriája, a megjelenítendő k é p t a r t a l o m a központi m e m ó r i á b a n tárolódik. Ez sajnos annyit jelent, ly)gy megjelenítés k ö z b e n a m e m ó r i a 22%-át a display k ö t i le. A displayhez k é t beviteli egység tartozik ( 1 . á b r a ) . A z egyik egy alfanumerikus k l a v i a t ú r a . A másik grafikus információ bevitelére szolgáló eszköz, az ú n . pozicionáló g ö m b (track ball). Ez egy g ö m b alakú kezelőszerv, ami az 1. á b r á n is jelölt m ó d o n m i n d x, mind y i r á n y b a n forgatható. Mozgásával szink­ ronban egy, a pontrasztertől független f é n y p o n t moz­ dul el a képernyőn (futópont, CURSOR-pont). A

Algoritmusok: a nemlineáris egyenletrendszer meg­ oldás N e w t o n — R a p h s o n - i t e r á c i ó v a l t ö r t é n i k . A z i d ő t a r t o m á n y b e l i integrálás reverse Euler-módszerrel. A jelen cikkben ismertetett 3/D p r o g r a m v á l t o z a t csak a tervezővel való k a p c s o l a t t a r t á s m ó d j á b a n (display, i n t e r a k t í v üzem) t é r el a T R A N Z - T R A N 3 eredetitől, egyéb jellemzőiben azonos vele. A fel­

258

1. ábra. Az NE—601/1 raszter-display és kezelőszervei

DR. SZÉKELY V.—DR. TÁRNAY K.—BERNUS P.: TRANZ-TRAN 3/D SZIMULÁCIÓS PROGRAM

CURSOR koordinátái programból olvashatók. H a t e h á t az ernyő egy p o n t j á t a CURSOR-ral kijelöl­ j ü k , akkor az illető pont k o o r d i n á t á i t egyidejűleg a programmal is közöltük. Az i n t e r a k t í v analízísprogrammal kapcsolatos leg­ súlyosabb szervezési p r o b l é m á t a kevés központi memória jelentette. A 16 K m e m ó r i á n a k k b . egy­ negyedét foglalják el a szükséges függvények, i n ­ put—output és lebegőpontos rutinok. T o v á b b i 3,6 K - t k ö t le — ha éppen használja a program — a display. A fennmaradó területen el kell férnie a programnak és minden adatmezejének. Ez csak a diszk-háttér messzemenő kihasználásával, overlay technika alkalmazásával volt megvalósítható. A diszken helyet foglaló teljes programfile hossza k b . 30 K-szó. Az e file-on t á r o l t programszegmensek a k ö z p o n t i memória 6 K területű overlay mezején v á l t j á k egymást. A diszk ezen túlmenően adatfile-ok és grafikus file-ok időszakos tárolására is szolgál.

_Aramkőrbev/tel_ szalagról Grafikus aramkörbevitel t

^™kör_perf. szalagra ~~' programdagazas

s-a í

IP

II

Transzjertiram. OCterzekenyseg AC dokumentálás Dokum. dokumentálás HS73-STB2|

2. ábra. A T R A N Z - T R A N 3/D program tömbvázlata

A program s t r u k t ú r á j á t a 2. á b r á n bemutatott t ö m b v á z l a t alapján k ö n n y e n k ö v e t h e t j ü k . Az első programszegmens a grafikus áramkörbevitelé. Ez­ u t á n a program fő elágazási pontjára j u t u n k , amely a következő menüvel jelentkezik: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

A grafikus áramkör-bevitel „ A tervezőnek csak fel kell rajzolnia á r a m k ö r é t a k é p e r n y ő r e " — j ó l hangzó állítás, de meg kell m a ­ gyarázni, hogy pontosabban milyen m ű v e l e t e t t a k a r . Többféle megoldás képzelhető el ugyanis. A legeler gánsabb módszer, amelynél a tervező v a l ó b a n r a j ­ zol: fényceruzával felvázolja a képernyőre a v i z s g á ­ landó hálózatot. Célszerűsége azonban v i t a t h a t ó . Egyrészt az alakfelismerés bonyolult p r o b l é m á j á v a l terheli a programot (hiszen a szabad kézzel f e l v á z o l t szimbólumokról a programnak kell m e g á l l a p í t a n i a , hogy melyik ábrázol ellenállást, melyik tranzisztort stb.). Másrészt komoly követelményeket t á m a s z t a tervezővel szemben: gépileg felismerhető, t e h á t meg­ lehetősen gondosan rajzolt á b r á t kell készítenie. A képernyőre „rajzolás" másik lehetséges m ó d j á ­ nál az ernyőn csak az alkatrész k í v á n t h e l y é t k e l l kijelölni. Hogy e helyre milyen alkatrésznek k e l l kerülnie, azt vagy a képernyő szélén rajzok f o r m á j á ­ ban sorakozó alkatrészválasztékból (grafikus m e n ü ) CURSOR-ral jelöli k i , vagy a d i s p l a y - k l a v i a t ú r a egyik vagy másik billentyűjének leütésével jelzi a tervező. Ennek h a t á s á r a a z u t á n az alkatrész standard jelképi jele megjelenik a kijelölt helyén. Elesik t e h á t a gondos rajzolás igénye, és az alakfelismerés s z ü k ­ ségessége. E második megoldás mellett d ö n t ö t t ü n k progra­ munk kialakításakor — a felsorolt érvek, és m é g egy ok miatt. Az első megoldást ugyanis g y a k o r l a t i ­ lag k i z á r t a , hogy a rendelkezésre álló display gra­ fikus input-berendezése — mint l á t t u k — nem f é n y ­ ceruza, hanem pozícionáló g ö m b . Ez u t ó b b i v a l az ernyőn elfogadható minőségű, gépileg felismerhető rajzot készíteni igen nagy gyakorlatot i g é n y l ő , hosszadalmas művelet volna. P r o g r a m u n k n á l az alkatrészek, összekötő v e z e t é ­ kek egy p o n t h á l ó szomszédos pontjai közé rajzolha­ tok (3. á b r a ) . Az E L E M ? kérdésre v á l a s z k é n t — a pozícionáló gömbbel kijelöljük a p o n t h á l ó k é t pontja közötti t e r ü l e t e t , — a k l a v i a t ú r á n beütjük a k í v á n t alkatrész k ó d ­ jelét (pl. R ellenállás, C k a p a c i t á s , TN n p n tranzisztor stb.).

DC A N A L Í Z I S TRANSZFER K A R A K T E R I S Z T I K A ÉRZÉKENYSÉG AC A N A L Í Z I S TRANZIENS ANALÍZIS MÓDOSÍTÁS Ü J ÁRAMKÖR FUTTATÁS VÉGE

H a analízist v á l a s z t u n k , annak m e g t ö r t é n t e u t á n a hozzá t a r t o z ó d o k u m e n t á l ó rutinok k ö v e t k e z n e k . A dokumentálásból kilépve, újból a fő elágazási pont­ ra j u t u n k . Most k é r h e t ü n k ú j a b b analízist, de lehet­ séges az á r a m k ö r módosítása (folytatódik a grafikus áramkörbevitel), vagy új á r a m k ö r analízise (a prog­ r a m legelejére adódik a vezérlés).

3. ábra. A képernyőn megjelenő pontháló és egy rárajzolt áramkör

259

HÍRADÁSTECHNIKA X X I X . ÉVF. 9. SZ.

A program ekkor megkérdezi a felrajzolt elem ér­ t é k é t (típusjelét, esetleges egyéb adatait). Klavia­ t ú r á n adunk választ. E z u t á n ujabb alkatrész felvi­ tele következhet.A vázolt áramkör-felrajzolási módszer a tapaszta­ latok szerint igen gyors bevitelt tesz lehetővé, és n é h á n y perc alatt elsajátítható, b e g y a k o r o l h a t ó . V é l e m é n y ü n k szerint optimális módja a grafikus áramkörbevitelnek. A program természetesen nemcsak a k é p e r n y ő n n y u g t á z z a egy-egy alkatrész bevitelét. Belső t á b ­ l á z a t o k a t vezet az épülő áramkörről. Ennek legfon­ tosabb elemei: — alkatrészlista (alkatrészek a bevitel sorrendjé­ ben, s z á m k ó d d a l kódolva), — értékek, i l l . típusjelek listája, — az alkatrészekhez rendelt pozícióadatok (hol helyezkedik el a képernyőn), — a k é p e r n y ő „foglaltsági t á b l á z a t a " (a pont­ háló melyik ágái üresek, melyeket foglalt m á r el alkatrész). Minden m ű v e l e t egyidejűleg zajlik le a k é p e r n y ő n és a fenti t á b l á z a t o k o n . H a p l . t ö r l ü n k egy alkat­ részt, e l t ű n i k a képe, és vele e g y ü t t mindazon lista­ elemek a táblázatokból, melyek hozzá tartoznak. A grafikus bevitel vezetékek keresztezésére is m ó ­ dot ad. Megfelelő utasítással egy-egy keresztező vízszintes—függőleges vezeték elektromosan függet­ lenné t e h e t ő . A képernyőn a vízszintes vezeték meg­ szakad a keresztezés helyén (a 3. á b r á n l á t u n k ilyent), mintha b ú j t a t v a volna a függőleges alatt. A display kis felbontóképessége lehetetlenné tette, hogy az alkatrészek mellé azok é r t é k é t is az ernyőre írjuk. Ennek pótlására visszakérdezési lehetőséget b i z t o s í t o t t u n k . A ? billentyű leütésével kérdezhet­ j ü k meg azon alkatrész adatait, amelyen a CURSOR é p p e n áll. Ilyenkor az é r t é k , típusjel a képernyő alján jelenik meg. Az á r a m k ö r b e v i t e l lezárása u t á n a program n é h á n y másodpercig önállóan, a tervező közreműködése nél­ k ü l dolgozik. Az ekkor m ű k ö d é s b e lépő programszeg­ mens felméri a hálózat topológiáját, és előállítja az á r a m k ö r „belső leírását". A topológia felmérése a „melyik alkatrész melyikhez kapcsolódik" kérdés szisztematikus feltérképezését jelenti. A megoldás lényege á következő. Az ernyőre k é t h á l ó p o n t közé rajzolt összekötő vezeték ekvivalenssé teszi ezt a k é t hálópontot, A program ezt a h á l ó p o n t o k átszámozá­ sával veszi figyelembe: a vezetékkel összekötött k é t h á l ó p o n t egyikének sorszámát felülírja a másik sor­ s z á m á v a l . E z t a műveletet megfelelő rend szerint minden összeköttetés-darabra elvégezve, végülis egy ólyan b é l ó p o n t számozás áll elő, amelynél az elekt­ romosan ekvivalens h á l ó p o n t o k azonos sorszámot viselnek. Ez a számozás m á r megfelelő a program t o v á b b i részei részére. A gépi tervezés során tipikus k ö v e t e l m é n y , hogy égy-egy á r a m k ö r szimulációjára többször visszatérMessünk (különböző analízisek, az á r a m k ö r változa­ tainak vizsgálata). Ilyenkor nem kell e s e t e n k é n t el­ végeznünk a grafikus á r a m k ö r b e v i t e l t . A z egyszer képernyőre rajzolt á r a m k ö r lyukszalagon t á r o l h a t ó (lásd a 2. á b r a t ö m b v á z l a t á n a szaggatottal jelöltek). Egy későbbi i d ő p o n t b a n ezt a szalagot a gépbe olvas­

2(í0

va, a kapcsolási rajz megjelenik a k é p e r n y ő n , s az á r a m k ö r (közvetlenül a beolvasott f o r m á b a n vagy ha kell módosítások u t á n ) alávethető az ú j a b b analízis­ nek. A grafikus dokumentálás Mintha mérőműszerrel és oszcilloszkóppal felsze­ relve mérni kezdenénk a kérdéses á r a m k ö r deszkamodelljén — pontosan ebben a f o r m á b a n szolgáltat­ ja a program a képernyő előtt ülő t e r v e z ő részére az eredményeket. Ahol csak lehet, függvények formá­ j á b a n , grafikus módon történik az e r e d m é n y k ö z l é s . Igen nagy lépés ez a szemléletesség, á t t e k i n t h e t ő s é g i r á n y á b a n , összehasonlítva a nem i n t e r a k t í v szimu­ láció táblázatos eredményközlésével, vagy legjobb esetben durva k v a n t á l á s ú s o r n y o m t a t ó s függvény­ ábrázolásával. Az eredményközlés módja analízisről analízisre változik. Az egyenáramú analízis végén megjelenik a vizsgált á r a m k ö r képe, s mellette az e r n y ő jobb alsó s a r k á b a n egy kis keretezett m e z ő (4. á b r a ) . Ez u t ó b b i ú g y funkcionál most, m i n t egy digitális voltmérő kijelzője. A CURSOR-ral m i n t a v o l t m é r ő

DC ANALÍZIS EREDMÉNYEI 4. ábra. Eredményközlés az egyenáramú analízis után. A jobb alsó sárokban mindig annak a csomópontnak a feszültsége látható, amelyre a képernyőn rámutattunk

5. ábra. Szabadon futó multivibrátor rajza a képernyőn

DR. SZÉKELY V.—DR. TÁRNAY K . — B E R N U S

'.; T R A N Z - T R A N 3/D SZIMULÁCIÓS P R O G R A M

mérőfejével „ r á l é p v e " a hálózat bármely p o n t j á r a , a keretezett mezőben megjelenik az illető pont fe­ szültsége. Figyeljük meg: a 4. á b r á n a CURSOR éppen a jobb oldali tranzisztor emitterén van, s a jobb alsó sarokban e pont 8,701 V feszültségét olvas­ hatjuk le. A -tranziens analízis során egészen m á s típusú eredményközlés szükséges. Mintha oszcilloszkóper­ nyőn jelennének meg a tranziens hullámformák — így volt a legcélszerűbb megoldani az ábrázolást. Nézzük meg ezt egy példán. Az 5. á b r á n egy szaba­ don futó m u l t i v i b r á t o r t l á t u n k . Ennek tranziens analízis e r e d m é n y é t adja a 6. ábra. A folytonos vonal a bal oldali tranzisztor bázisának, a pontvonal a kollektorának számolt hullámformáját mutatja. A hálózat akármelyik p o n t j á n a k jelalakját megnéz­ hetjük így. M i n t a DC d o k u m e n t á l á s n á l , i t t is a CURSOR-ral kell r á m u t a t n i a kérdéses csomópontra — ennek h a t á s á r a megjelenik az illető pont jelfor­ mája. T ö b b csomópont hullámformáját is egymásra rajzolhatjuk; a k é p hasonló a t ö b b s u g a r a s oszcillosz­ k ó p által szolgáltatotthoz. A display kis felbontóképessége m i a t t a tranziens időfüggvények finomabb részletei elveszhetnek. Ezen segít a d o k u m e n t á l á s nagyításfunkciója: a függvények kijelölt kis részletei k i n a g y í t h a t o k a teljes k é p e r n y ő m é r e t r e . Kijelölhetjük p l . mint nagyít a n d ó t a 6. á b r a bázis hullámformájának egy kis részletét (7a á b r a ) . A nagyítási u t a s í t á s h a t á s á r a ez a részlet a teljes k é p e t betölti (7b á b r a ) , és így a h u l l á m ­ forma finom részletei t a n u l m á n y o z h a t ó k . A kis felbontóképesség még egy v o n a t k o z á s b a n is okozott i t t gondokat. A megjelenített függvényeket valami m ó d o n s k á l á z n u n k kell, hogy róluk számszerű értékek leolvashatók legyenek. A szokásos megoldás, a k o t t á z o t t osztásvonalakkal ellátott k o o r d i n á t a ­ tengely i t t szóba sem j ö h e t e t t : egyszerűen nem ma­ radt volna hely a függvényeknek. Végül ezt a prob­ l é m á t is a CURSOR segítségével oldottuk meg. A jobb alsó sarok kis mezejében most k é t s z á m a d a t o t l á t u n k (6. ábra), ezek a CURSOR pillanatnyi koor­ dinátái. A függőleges k o o r d i n á t a voltokat, a víz­ szintes másodperceket jelent, mivel a CURSOR most a feszültség—idő koordináta-rendszerünkben mozog.

7. ábra. A függvények részleteinek kinagyítása: aj a bázis­ hullámformán kijelöltük a nagyítandó részletet; b) most ez tölti be az egész képernyőt

Ahogy a CURSOR-t elmozdítjuk, úgy v á l t o z i k ez a k é t kiírt k o o r d i n á t a - a d a t . Ráállva t e h á t a megjele­ n í t e t t függvény b á r m e l y pontjára, e pont adatai a jobb alsó sarokban számszerűen leolvashatók. A tapasztalatok e g y é b k é n t azt m u t a t j á k , hogy ez igen célszerű módja a megjelenített függvények s k á l á z á ­ sának. Pontos és ugyanakkor kényelmes leolvasási lehetőséget biztosít ugyanis. Véleményünk szerint, még ha a felbontóképesség megengedi is a s k á l á z o t t koordinátatengelyek rajzolását, akkor is i n k á b b a fent vázolt megoldást célszerű alkalmazni.

A transzfer karakterisztika d o k u m e n t á l á s lénye­ gében nem vet fel újabb p r o b l é m á k a t a tranziens analízishez képest. A z egyedüli eltérés az, hogy i t t feszültség—feszültség függvények ábrázolása a fel­ adat, de a megjelenítési lehetőségek, részletek k i ­ n a g y í t á s a , skálázás módja teljesen megegyezik a tranziens dokumentálásnál vázolttal. E z é r t i t t csak ^ egyetlen példára s z o r í t k o z u n k : egy T T L invertert és transzfer k a r a k t e r i s z t i k á j á t látjuk a 8. és 9. á b r á ­ kon. Valamivel bonyolultabb p r o b l é m á k a t vet fel az AC analízis eredményeinek d o k u m e n t á l á s a . I t t ugyanis többféle ábrázolási m ó d szokásos ; Bode-dia6. ábra. A tranziens analízis eredményközlése: multivibrátor gramok, i l l . komplex helygörbe jellegű á b r á k . É p p e n bázis és kollektor hullámformája a képernyőn

261

flC HELYGORBE

X 21 879013 — Y -21 839449 — -1 900060 HZ F 4Í.|fnSáaaBinl

9. dfira. Analízis után így jeleníthető meg az inverter transzfer 'karakterisztikája

11. ábra. A 4. ábra erősítőjének helygörbéje a komplex síkon

ezért i t t választási lehetőséget adtunk a tervezőnek. Kérhet '

Következtetések

— a m p l i t ú d ó d i a g r a m o t (függőleges tengely: á t ­ v i t e l dB-ben, vízszintes: logaritmikus frekven­ ciatengely), — fázisdiagramot (függőleges tengely: fázisszög, vízszintes: logaritmikus frekvencia), — helygörbét (függőleges tengely az á t v i t e l k é p ­ zetes, vízszintes a valós része, p a r a m é t e r a frek­ vencia). A 4. á b r á n egy hangfrekvenciás erősítő kapcsolását l á t t u k . Ennek AC analízisét elvégezve, az eredménye­ ket a m p l i t ú d ó d i a g r a m és helygörbe formájában je­ l e n í t e t t ü k meg (10. és 11. á b r a ) . A részletek kinag y í t h a t ó s á g a , értékleolvasás a CURSOR segítségével — mindez azonos az eddig bemutatottakkal. Üj gond viszont a frekvenciával p a r a m é t e r e z e t t helygörbénél a p a r a m é t e r é r t é k leolvasásának biztosítása. E z t ú g y oldottuk meg, hogy egy villogó pont m o z g a t h a t ó a helygörbén a legkisebb frekvenciáktól a legnagyobbig — s a ponthoz t a r t o z ó frekvenciaérték is megjelenik a k é p jobb alsó s a r k á b a n .

262

É r t é k e l n ü n k kell végül, hogy m i a kisgépes i n ­ t e r a k t í v program helye az áramkörszimulációs prog­ ramok sorában. Gyakori ellenvetés a kisgépes megol­ dással szemben, hogy az nem alkalmas nagy hálóza­ t o k analízisére. Tapasztalataink szerint viszont gya­ korlati áramkörtervezésl m u n k á n á l r i t k á n szükséges 30 csomópontnál nagyobb h á l ó z a t a n a l ó g jellegű analízise (a tervező nem. is igen t u d ennél t ö b b e t egyszerre á t t e k i n t e n i ) . A szimulációt célszerű a h á l ó ­ zat elkülöníthető részein külön-külön végezni — így viszont a kisgépes program is alkalmas a prob­ l é m á k jelentős részének megoldására. H á t r á n y n a k látszik még a kisgépes v á l t o z a t rela­ t í v lassúsága. Valóban, a nagyobb T R A N Z - T R A N változatokhoz képest 10—20-szor l a s s ú b b a T P A - i program. Ez azonban még nem jelenti azt, hogy az u t ó b b i g a z d a s á g t a l a n t A gépórák á r á t összevetve, a kisgép 30—60-szor olcsóbb üzemű, m i n t egy köze­ pes vagy nagygép — végülis t e h á t rajta g a z d a s á g o ­ sabb a T R A N Z - T R A N program f u t t a t á s a . A közvetlen hozzáférés — az, hogy a program kis­ gépen- helyben lehet, és órán belül e r e d m é n y e k e t

D R . S Z É K E L Y V . - D R . T A R N A Y K . — B E R N U S P.: T R A N Z - T R A N 3/D SZIMULÁCIÓS P R O G R A M

s z o l g á l t a t h a t — olyan előny, a m i t nem lehet eléggé hangsúlyozni. É s a s z á m í t á s t e c h n i k a hardwareeszközeinek u t ó b b i é v e k b e n m u t a t k o z ó fejlődési i r á n y a t o v á b b i p e r s p e k t í v á k a t n y i t . A TPA-i-hez hasonló teljesítőképességű, mikroprocesszoros kisszámítógépek elterjedése v á r h a t ó , drasztikus á r é s méretcsökkenéssel. A t e r v e z ő a s z t a l á n álló m i k r o ­ processzoros kisszámítógép + display egység m á r ma is realitás — és n é h á n y é y m ú l v a nem fog t ö b b e ke­ rülni, m i n t egy komolyabb l a b o r m ű s z e r . A kisgépes t e r v e z ő p r o g r a m o k ( m i n t a most bemutatott T R A N Z T R A N 3/D) ekkor d e m o n s t r á l j á k majd n y i l v á n v a l ó ­ an valódi jelentőségüket.

IRODALOM [1] Dr. Tarnay K.—dr. Székely V.: A T R A N Z - T R A N nem­ lineáris áramköranalízis program. Híradástechnika, X X I V . évf. 9. sz. 257—264. old. (1973) {2] Dr. Tarnay K.-*dr. Székely V.: T R A N Z - T R A N 2 nemlineáris áramköranalízis rendszer. A Programozási

[3]

[4]

[5]

[6]

[7] [8]

Rendszerek '72 találkozó kiadványa, 299—303. old., Szeged, 1972. Bencsáth P.—dr. Székely V.: A T R A N Z - T R A N áramkör­ analízis program és alkalmazása a hibridáramkörök ter­ vezésében, H I K I Közlemények, X V I I . évi. 1. szám, 41—50. old. (1977) V. Székely—K. Tarnay: T R A N Z - T R A N 3/A — a new circuit analysis program for small computers. Proceedings of the Third International Symposium on Network Theory, pp. 351—358, Split, 1—5. Sept. 1975. Dr. Székely V.—dr. Tarnay K.—Rencz M.—Baji P.: T R A N Z - T R A N 3 — új áramköranalízis programrendszer a TPA-i számítógépre. Programozási Rendszerek '75 kon­ ferencia előadásai, NJSZT kiadvány, 497—509. old., Szeged 1975. V. Székely—K. Tarnay: Accurate algorithm for temperature calculation of devices in nonlinear circuit analysis programs. Electronics Letters, V. 8, No. 19, pp. 470—472 (1972) V. Székely: Accurate calculation of device heat dynamics: a special feature of T R A N Z - T R A N circuit analysis pro­ gram. Electronics Letters, V. 9, No. 6, pp. 132—134 (1973) Dr. Tarnay K.—dr. Székely V.: A T R A N Z - T R A N 2 áram­ köranalízis program. Egyetemi jegyzet, Tankönyvkiadó, Budapest, 1975.