Кварц часть 241

В первой главе диссертационной работы систематизированы известные исследования в области компьютерного моделирования КГ. Показано, что ряд особенностей схем КГ сильно осложняет моделирование и не позволяет использовать для решения этой задачи традиционные численные методы анализа электронных схем. Подробно рассмотрены методы моделирования КГ, основанные на использовании специализированных алгоритмов и приемов расчета. Составлена классификация существующих программных средств, разработанных для решения задачи моделирования КГ. Рассмотрены известные исследования в области моделирования многочастотных КГ. В заключении главы поставлены задачи исследования. Во второй главе дано теоретическое обоснование нового, численно-аналитического метода моделирования КГ, основанного на использовании метода макромоделирования. Показана эффективность двухуровневого моделирования КГ (на схемном и макромодельном уровне) по сравнению с традиционным подходом к моделированию КГ только на схемном уровне. Рассмотрены вопросы построения модели КГ на макромодельном уровне моделирования. Сделан вывод о целесообразности использования модели КГ в виде резонатора, нагруженного на двухполюсную схему возбуждения. Проведен детальный анализ этой модели. В заключении главы рассмотрены особенности двухуровневого моделирования многочастотных КГ. В третьей главе исследованы вопросы построения и анализа высокоуровневой модели КГ средствами распространенных математических и схемотехнических САПР. Изложена методика моделирования одно- и многочастотных КГ с использованием программ МісгоСАРб и MathCAD. Выявлены ограничения этой методики. Приведены результаты экспериментального исследования КГ по схеме Колпитца, выполненного для 11 оценки достоверности результатов моделирования, полученных с использованием разработанной методики. Четвертая глава диссертации посвящена решению задачи исследования устойчивости автоколебаний в многочастотном КГ методом компьютерного моделирования. Для многочастотного кварцевого генератора, представленного высокоуровневой двухполюсной моделью, выведены аналитические выражения, определяющие условия локальной устойчивости стационарного режима для случаев двухчастотного и трехчастотного возбуждения. Введено понятие области устойчивости многочастотного возбуждения, характеризующее устойчивость автоколебаний во всей совокупности возможных стационарных режимов схемы КГ. Предложена методика расчета областей устойчивости многочастотного возбуждения с использованием САПР общего назначения. Получены и проанализированы графики областей устойчивости для семейства различных модификаций двухчастотного КГ, выполненного по емкостной трехточечной схеме. Приведено новое схемное решение, позволяющее изменить локализацию области устойчивости в таких КГ и тем самым расширить диапазон сопротивлений резонаторов, возбуждаемых этими схемами в двухчастотном режиме. В заключении дана общая характеристика работы и основные ее результаты. В приложении приведен сокращенный вариант текста программы, предназначенной для автоматизации процесса моделирования КГ по численно-аналитическому методу моделирования. Программа написана на языке MathCAD.