simulare scheme electronice vs. practica

[titi]

Ma pricep si eu ceva la MultiSim, dar cred ca cu ajutorul lui dl.profesor, am putea sa raspundem la majoritatea cererilor posibile de simulat scheme electronice si sa facem o comparatie cu rezultatele practice, acolo unde e posibil asta.

Am auzit pareri si pro si contra dar mai bine sa vedem ce are lumea de simulat. Eu propun minim o schema electronica la 24...48 de ore.

[DjLeco]

Ma pricep si eu ceva la MultiSim, dar cred ca cu ajutorul lui dl.profesor, am putea sa raspundem la majoritatea cererilor posibile de simulat scheme electronice si sa facem o comparatie cu rezultatele practice, acolo unde e posibil asta.

Am auzit pareri si pro si contra dar mai bine sa vedem ce are lumea de simulat. Eu propun minim o schema electronica la 24...48 de ore.

 

Salutare, parerea mea personala este ca simularea te ajuta in mod special sa intelegi functionarea unei scheme, insa in viata reala, adica in functionarea de zi cu zi a unui montaj electronic, sint destule diferente intre ce s-a simulat, si functionarea in sine, adica rezultatele difera, de multe ori destul de mult.

 

De exemplu simulind o schema, obtii un rezultat, punind osciloscopul pe iesire, vezi ca arata altceva.

 

Eu merg pe premiza, ca practica este peste simulare.

 

Nu dati cu batul, este doar o parere, pe care o sustin prin 30 ani de practica in domeniul electronicii, in special in amplificatoare audio si SMPS.

 

O duminica placuta!

Editat Noiembrie 6, 2011 de DjLeco

[ola_nicolas]

Salutare Tuturor!

 

... Am auzit pareri si pro si contra ...

Dupa parerea mea, simularea inseamna practica. Hai sa o numim "un altfel de practica". Faptul ca pe un osciloscop de test, vom obtine un semnal nu chiar 100% asemanator cu cel de pe osciloscopul virtual, are mai putina importanta in faza initiala de proiectarea si definitivarea montajului.

 

Altminteri, Toate Bune!

[donpetru]

Intreaga disputa teorie vs. practica nu este pe de-a intregul intemeiata atat timp cat nu se analizeaza si nu se aplica cum trebuie cele doua concepte.

 

Dar haideti mai intai sa vedem ce inseamna teoria, care nu prea este inteleasa de electronisti amatori si nu numai. O sa iau ca obiect de comparatie, printre altele, si programul MultiSim.

In Teoria Circuitelor Electrice un element de circuit, un dipol sau o portiune de circuit poate fi modelata cu ajutorul relatiilor caracteristice, in mare parte structurata pe teoremele lui Kirchoff si legea lui Ohm. Cine e anul I de facultate si a avut macar curiozitatea sa vada ce inseamna acest obiect de studiu, o sa ajunga la un moment dat la o pagina unde se defineste destul de clar notiunea de element ideal de circuit si element real de circuit. Diferenta dintre cele doua elemente este aceea ca, in primul caz, elementul ideal e un model idealizat unde se ia in calcul numai o proprietate electrica sau magnetica, considerata esentiala si se neglijeaza celelalte. Operatia de retinere numai a uneia sau unora dintre proprietati si neglijarea celorlalte se numeste idealizare. În acest sens modelele componentelor fizice sunt elemente de circuit ideale.

MultiSim-ul lucreaza atat cu componente ideale de circuit cat si cu componente reale, dar "reale" pana intr-un anumit punct. De fapt, corect spus, acele modele matematice utilizate la modelarea, unor asa-zise tranzistoare binecunoscute, sunt de fapt niste modele de circuit ideale care iau in calcul mai mult de o proprietate electrica a componentei dar nu poate tine cont de toate implicatiile de natura fizico-chimica ce intervin in functionarea acelei componente. Va rog sa retineti acest lucru. Lasand la o parte faptul ca modelele matematice a unor componente din MultiSim contin buguri, fara o identificare precisa a acestor buguri si o analiza precisa a modelelor, multe din simularile efectuate de MultiSim denatureaza foarte mult realitatea. Spre exemplu, ca sa va convingeti incercati sa simulati revizia nr.3 la KIT0205 (un singur canal). Mai mult ca sigur peste 90% din cei care vor incerca asta, vor spune ca schema e nefunctionala sau ca nu functioneaza cum trebuie, dar nu e asa, lucru dovedit in primul rand de latura practica prezentata cat si de amatoricismul unora care folosesc programul spice.

 

In tot acest timp am reusit sa cizelez si sa aleg anumite modele spice a unor componente, astfel incat rezultatul obtinut sa fie cat mai aproape de realitate. Apoi, sa nu uitam un lucru, o componenta reala, spre exemplu un tranzistor, are niste parametrii de dispersie mai mult sau mai putin departati, lucru ce nu se reflecta in modelul matematic al componentei sau se poate reflecta dar intr-o anumita masura. Daca in practica nu tinem cont de dispersia parametriilor de fabricatie a tuturor componentelor electronice din circuit, pe un anumit lot de produse, vom obtine indicatori de fiabilitate mult diferiti, lucru ce nu e bine. Bineinteles ca programul de simulare nu poate anticipa acest lucru dar cu mai multa vointa din partea noastra, si atentie deopotriva, vom putea obtine o schema electronica care nu va necesita prea multe revizii practice. De fapt, asta e si rolul programului. Chiar daca tendinta actuala e sa se elimine pe cat posibil realizarea practica a prototipului, multi producatori de aparatura electronica, mai ales care se respecta, isi creeaza macar un prototip, sau chiar mai multe, cu cat complexitatea produsului e mai mare.

 

Dar sa ma intorc la putina teorie. Va spuneam de elemente ideale de circuit. Aceste elemente ideale de circuit se clasifica astfel:

1. elemente liniare invariabile în timp, la care ecuatia caracteristica este de forma: y(t ) = kx(t ), k = const.
2. elemente liniare variabile în timp (parametrice) cu ecuatia caracteristica de forma: y(t ) = k(t )x(t )
3. elemente neliniare invariabile în timp, având ecuatia caracteristica y(t ) = y[x(t )]
4. elemente neliniare variabile în timp, ecuatia caracteristica a acestora fiind de forma: f [x(t ), y(t )] = 0 sau g[x(t ) , y(t ) , t ] = 0 .

Un element de circuit este caracterizat printr-o relatie între curentul si tensiune la bornele sale. Independent de natura perechii [x(t ) , y(t )], tensiunea u(t) si intensitatea curentului i(t) sunt univoc determinate la bornele elementului de circuit si de produsul p(t ) = u(t )× i (t ) care se mai numeste si putere instantanee. Din punct de vedere al puterii instantanee p(t) elementele de circuit se pot clasifica în:

 

- elemente de circuit active sau generatoare (sursele de tensiune electromotoare si sursele de curent) pentru care p(t ) = u(t )i (t )

- elemente de circuit pasive sau receptoare (rezistorii, bobinele, condensatori) pentru care p(t ) = u(t )i (t ) > 0 (primesc putere pe la borne).

 

In programul MultiSim veti gasi atat elemente pasive de circuit cat si active. In cadrul simularilor care contine elemente pasive de circuit electric, programul nu ia in calcul dependenta valorii rezistentiei cu capsula (daca este 1W, 2W sau 5W), ci numai poate analiza, dar la cerere, variatia rezistentei cu temperatura mediului ambiant. Sunt situatii cand acest lucru e binevenit, in alte situatii nu prea ne ajuta deloc sau mai bine zis nu ne ajuta cat ar trebui. Si aici, experienta celui care utilizeaza programul isi spune cuvantul. Nu de multe ori, electronistul amator, aflat in fata unui asemenea program, vrea sa faca totul cat mai repede fara a tine cont de precizarile enumerate aici. Rezultatele sunt de multe ori mediocre, ajungandu-se in situatii cand un tranzistor de 300mW comuta puteri de sute de watti sau chiar de ordinul kW. In asemenea cazuri, se injoseste simulatorul intr-o maniera dezgustatoare care nu are nici o baza, mai ales teoretica.

 

Apoi, sa nu uitam un lucru, teoria e o modelare a realitatii iar daca ceea ce reprezentam teoretic nu corespunde 100% cu partea practica a lucrurilor, normal ca si simulatorul va da rezultate eronate. Nu stiu daca a incercat vreodata careva sa transpuna o schema electronica folosind ca modele matematice fix modelele componentelor reale din circuit. Intr-un asemenea caz credeti ca rezultatul simulatorului va fi diferit de practica? Nu. O sa revin cu precizari suplimentare, daca e cazul, pe parcursul acestui topic, daca va lua directia dorita initial.

 

NUmai Bine si bineinteles, se pot posta cereri de simulat scheme electronice. In functie de componentele disponibile si timpul meu liber o sa dau curs la cateva, daca nu toate, dintre ele.

[roadrunner]

electronica !=amplificatoare. (!= not equal)

electronica e un domeniu vast, nu e vorba numai de amplificatoare (mai ales analogice) exista si electronica de putere, electronica radio (microunde) electronica digitala, procesarea semnalelor (DSP) in toate ramurile astea se foseste simularea in procesul de proiectare (pentru ca e ieftin, si mai rapid)

In electronica digitala (proiectarea circuitelor integrate digitale) realizarea fizica reprezinta 10% din procesul de proiectare restul e simulare.

de exemplu ultimul meu proiect cu fpga, un controller PCI express + un controlor de memorie DDR3, ce faci cu osciloscopul? unde-l pui, ce vezi? fara simulare nu faci nici o treaba.Semnale de 800MHz la pinii memoriei ce vezi cu osciloscopul? sau la 5Ghz semnale diferentiale la pinii PCI expresss?

Legat de modele, ce sa zic, modelele sunt suficient de bune la simulatoarele care costa 10K Euro. Am simulat linii de transmisie diferentiale pe PCB cu 10 stratruri si modelul materialeleor PCB-ului s-a apropiat foarte mult de masuratorile facute pe cablaj, practic e mai ieftin sa nu folosesc osciloscopul (care era inchiriat) si sa ma bazez pe simulare.

RR

[edy_wheazel]

Simulare realizez doar la circuitele cu microcontroller, iar pentru asta folosesc Proteus-ul. Ii mai bine decat sa tot scriu codu' in uC si sa vad ca nu merge, il simulez si doar la final fac modificari.

De exemplu, zilele trecute am simulat comanda unui motor pas cu pas dintr-un scanner, in cele din urma in Proteus a functionat simularea, practic motoru' se invartea aiurea deoarece firele motorului nu erau conectate cum trebuie (nu am gasit pe net documentatie corespunzatoare). Dupa ce a functionat am vazut ca turatia nu era corespunzatoare, iar la urmatoru' pas a decedat controlleru'.

Deci, in cazu' uC nu se pune discutia de "vs", ambele merg mana in mana.

[ola_nicolas]

... in toate ramurile astea se foseste simularea in procesul de proiectare (pentru ca e ieftin, si mai rapid)...

practic e mai ieftin sa nu folosesc osciloscopul (care era inchiriat) si sa ma bazez pe simulare.

RR

Corect @roadrunner! In fine gasesc pe cineva, care pune in ecuatie si pretul. De regula cei care neaga rolul practic al simularii si care sustin doar "surubareala" ca metoda infailibila, nu mai pun la socoteala si maldarul de piese scoase din uz in momentul finalizarii unui montaj.

 

@donpetru: Referitor la modele, chestiunea este simpla pentru cei care nu au considerat matematica in scoala ca pe un balast de care s-au descotorosit printr-o nota de trecere si atat. Multisim-ul - caci despre el este vorba aici - pune la dispozitie o sumedenie de "componente" fara corespondent in practica, dar care pot fi programate pe baza unor relatii matematice. Prin interconectarea acestor componente si plasarea ca subcircuite "virtuale" se poate realiza modelul pe care il dorim. Fara aceste modele, nici nu este posibila spre exemplu simularea unor surse in comutatie. Niciodata nu vom gasi intre modelele disponibile de-a gata, transformatoare sau dispozitive electromagnetice adecvate scopului. Si bineinteles ca vom fi tentati sa spunem simulare?

Editat Noiembrie 8, 2011 de ola_nicolas

[roadrunner]

Ola_nicholas

necesitatea simularii creste odata cu complexitatea, odata cu compexiatea crescand si riscul si costul.

De multe ori am avut nevoie de simulare ca sa-mi validez o idee inainte sa cheltui bani si timp aiurea cu ceva nou. Alte ori esti nevoit sa simulezi pentru ca singurlele date de test pentru produsul tau (sau subansamblul tau) vin de la simulrea altui produs cu care se interfateaza.

De exemplu am avut de proiectat un bloc pe fpga care extragea informatie dintr-un stream video digital (informatie care era pe blanking, adica pe echivalentul cursei inverse) si trebuia sa pasez informatia video mai departe la blocul de dupa mine, nici blocul dinainte mea nici cel de dupa mine nu existau fizic, erau doar linii de cod HDL (hardware description language) care le puteam simula functionarea, mai mult semnalul de test era un fisier care continea 10 cadre de video+informatia care trebuia s-o extrag, deci nu mai are nici o importanta cat de frumos faci cablaje imprimate, si cat de bine lipesti cu ciocanul de lipit (lucruri pe care le pot face niste tehnicieni buni)

Nu mai zic ca dupa toata asta trebuia sa produci un raport ce resurse va ocupa pe FPGA si cel mai important care era puterea estimata consumata de blocul respectiv, evident era o cursa contra cronometru.

Si ca sa fie si mai interesant, blocurile din amonte de mine isi mai schimbau si ele interfetele de la o zi la alta, si o luam de la capat cu simularea. Totusi era frumos ca-ti aduceau pe tava date noi, cu stream-uri video in care mai introduceam noi erori sa vedem cat de robuste erau blocurile. Acum am trecut la lucruri mai serioase nu mai trebuie sa indur ce am descris mai sus.

RR

Editat Noiembrie 8, 2011 de roadrunner

[Letcon]

Daca tot ai deschis acest topic as avea o schema pe care te-as ruga sa o simulezi daca ai timp si etc.Am gasit pe un forum vecin si ceva modificari(in bine) care pot fi aduse schemei.Deci daca vrei si poti te-as ruga sa simulezi aceasta schema cu si fara modificari sa vedem daca sunt ceva diferente cel putin teoretic.

Pun mai jos modificarile care pot fi aduse si schema.

 

Are nevoie de c?teva modificări: 2N2955/3055 nu ţin la 80V, orice MJ-uri complementare ptr trz ?n capsulă TO3 sau ptr capsulele TO247, TOP3... cel mai bine pui 2SA1943/2SC5200. Prefinalii MJE340/350 ?nlocuiţi cu BD241/242C,243/244C, MJ15030/15031... etc. Şi BC-urile 639/640 le poţi ?nlocui cu MJE340/350, BD237/238... etc, rez de 6,8k/0,5W, pune-o la minim 2W, rez de 100 din emitoarele Q4,5 aş pune-o de 51-68 Ohmi, să aibă aceeaşi cădere de tensiune cu cea de 100 din emitorul lui Q6. E bine să pregăteşti cond ceramici de 100-470pF/250V minim de pus ?ntre b-c la trz prefinali, eventual ?ncă unul de 68pF ptr Q4.

Rez de 100 din emitoarele trz prefinali du-le la ieşire, nu la rez de emitor ale primei perechi de trz finali, dacă montezi numai o pereche de trz finali merge, dar la 2 perechi, apar probleme ?n caz de avarie. PTC-ul se ştrapează. Condensatorul de intrare e mic, ar merge unul de 10uF acolo, tip mpp, iar cel de la ieşire se ?nseriază la masă cu o rez de 10 Ohmi/1-3W.

 

Multumesc

Editat Noiembrie 18, 2011 de Letcon

[pereman]

Am realizat de mai multe ori acest amplificator si sunt multumit de el din toate punctele de vedere:calitate,pret si desigur fiindca a functionat de fiecare data,a fost tinut si mai mult de 10 ore sa functioneze la o putere de peste 70% si inca mai functioneaza.

Fiind si eu interesat ce o sami arate un simulator mam gindit la multisim si iata ce am primit,am incercat si modificari si in curind o sal pun in practica cu modificarile facute...

Iata ce sa primit..astept ceva pareri.

[pereman]

am uitat sa pun schema pentru V2

[Letcon]

In primul rand mersi pentru simulari :thumbup3:

Acum sa ne "lamurim" putin si poate sa ne organizam mai bine ,pentru ca nu vad exact care simulare corespunde la care schema si etc...m-am uitat mai la repezeala.Oricum daca poti sa ordonezi rezultatele putin ar fi si mai bine.As vrea asa:

 

1.Schema originala(imaginea postata de mine),rezultate....4/8ohmi,putere,thd.

2.Schema originala cu modificarile de care am amintit mai sus...rezultate ca mai sus.

3.Schema/schemele modificata(e) de tine...rezultate si ce modificari ai facut,valori,componente,etc...

Simulari nu posta de data asta,doar valori pentru fiecare in parte ca sa vedem ce si cum.

[pereman]

Am incercat schema postata originala cunominale exact ca acolo si iata ce am obtinut:

Toate simularile sunt la 1 KHz,in apropiere de cliping:

 

+-45V / 4ohmi / 115W / 0.002%

+-45 / 8ohmi / 78W / 0.002%

 

Cu modificarile propuse, prefinalii 2sc4793/2sa1837, la diferential mje340/350

1)in emitor la dif rezistorul 100R

+-45V/ 4 / 115W / 0.019

8 / 78W / 0.016

+-65 / 4 / 260 / 0.018

8 / 130 / 0.011

 

 

2)in emitor la dif rezistorul 56R

+-45 / 8 / 71W / 0.022%

 

+-65 / 8 / 130 / 0.016

4 / 260 / 0.025

 

+-80 / 8 / 219 / 0.012

4 / 320 / 0.018

Editat Noiembrie 20, 2011 de pereman

[titi]

Nu e rau 0,15% thd / 171W la o alimentare de +/-65V si pe 8 Ohmi.

Din ce am invatat de dl.profesor, nu e suficient sa testezi si sa compari diferite scheme electronice numai la 1kHz. Uite, spre exemplu, testeaza schemele si la 50Hz si la 20kHz, si cu semnal dreptunghiular.

[pereman]

iata o comparatie mai clara..ce si cum se obtine teoretic ...sper in curind sa gasesc ceva timp sa incerc ultima versiune in practica..

v1(originala).rar

V3.rar