Моделювання аналогових компонентів КС

Мета дисципліни: формування комплексу знань, вмінь та розумінь, а також здобуття навичок та компетенцій з принципів організації спеціалізованих та програмований мобільних комп’ютерних систем, аналізу аналогових компонентів (схем) та їх моделювання, побудови моделей елементів аналогових схем та використання їх в спеціалізованих комп'ютерних та програмованих мобільних системах. Досягнення мети забезпечується: опануванням здобувачами загальних питань організації комп’ютерних систем; опануванням загальних задач моделювання; опануванням класифікації задач моделювання та моделей; опануванням підходами до складання простіших моделей аналогових компонентів; навчанням методам та алгоритмам аналізу аналогових компонентів (схем) математичними моделями за допомогою матриць та графів; навчанням методам синтезу моделей при моделюванні за допомогою системи схемотехнічного моделювання MicroCAP; навчанням порівнянню різних типів моделей для опису властивостей схеми пристрою; опануванням застосовування системи схемотехнічного моделювання MicroCAP для проведення досліджень та моделювання аналогових компонентів.
Практичне значення та використання отриманих знань: полягає у можливості професійно виконувати задачі пов’язані із вибором моделей і алгоритмів, засобів і технологій моделювання для ефективного використання їх у складі комп’ютерних систем різного призначення; вміти описувати, упорядкуванні та використанні простіші моделі аналогових компонентів спеціалізованих комп’ютерних систем та програмованих мобільних систем; розуміти процеси аналізу та моделювання аналогових компонентів спеціалізованих комп’ютерних систем та програмованих мобільних систем за допомогою математичних моделей; придбати навики застосування моделей при моделюванні елементів аналогових компонентів; використовувати інструменти моделювання для створення ефективних компонентів. Отримані знання та результати навчання мають важливе значення для подальшої професійної діяльності здобувача у сфері проектування, розробки, використання і налагодження застосувань із використанням моделювання компонентів систем.

Лекційні заняття
Лекція 1. Мета та задачі дисципліни. Зміст дисципліни. Характеристика предметної ділянки. Основні терміни і визначення.
Лекція 2. Організація комп’ютерних систем. Структури та топології комп’ютерних систем. Компоненти комп’ютерної системи та їх взаємозв’язок. Продуктивність комп’ютерної системи. Класифікація спеціалізованих та програмованих мобільних комп’ютерних систем.
Лекція 3. Математичне моделювання. Загальні питання. Зміст моделювання. Мета та задачі моделювання компонентів комп’ютерної системи. Види моделювання. Загальні відомості. Формальний опис компонентів. Класифікація та ієрархія математичних моделей. Принципи формування математичної моделі. Принципи моделювання на ЕОМ.
Лекція 4. Система схемотехнічного моделювання на ЕОМ. Основні відомості про систему схемотехнічного моделювання MicroCAP. Основні команди систему схемотехнічного моделювання. Підготовка до роботи з системою схемотехнічного моделювання MicroCAP. Робота з системою схемотехнічного моделювання MicroCAP при аналізі частотних характеристик. Отримання результатів моделювання та інтерпретація результатів.
Лекція 5. Види моделей компонентів. Методи опису електричних схем. Первинні та вторинні параметри схеми. Види моделей і їхні рівні складності. Незалежні і залежні джерела енергії. Перетворення джерел. Елементарні чотириполюсники.
Лекція 6. Матричні методи аналізу. Матриця опорів і провідностей. Упорядкування матриці провідностей. Приклади.
Лекція 7. Матриця провідностей складних схем. Введення в матрицю провідностей залежних джерел енергії. Властивості матриці провідностей. Приклади.
Лекція 8. Параметри схеми. Параметри схеми. Взаємозв'язок параметрів схеми. Коефіцієнти передачі по напрузі і струму. Опір і провідність передачі. Вхідний опір і провідність. Вихідний опір і провідність.
Лекція 9. Чотириполюсник із коротко замкнутою стороною (ЧК). Опис ЧК. Визначення вторинних параметрів ЧК і їхній взаємозв'язок із матрицею провідностей.
Лекція 10. Прохідний та узагальнений чотириполюсники (ЧП та УП). Опис ЧП. Визначення вторинних параметрів ЧП і їхній взаємозв'язок із матрицею провідностей. Опис УП. Визначення вторинних параметрів УП і їхній взаємозв'язок із матрицею провідностей.
Лекція 11. Частотні характеристики чотириполюсників. Визначення частотних характеристик чотириполюсників. Типові частотні характеристики чотириполюсників.
Лекція 12. Побудова моделей складних схем. Основні принципи побудови моделей складних схем. Узагальнене рівняння складної схеми. Моделювання частотних властивостей RC-кіл.
Лекція 13. Граф Робішо. Опис графа Робішо. Розкриття графа Робішо. Приклади.
Лекція 14. Визначення вторинних параметрів схеми за допомогою графів. Графи моделей типових активних елементів. Визначення вторинних параметрів схеми за допомогою графа Робішо. Паралелі між матрицями і графами. Графи моделей типових активних елементів електричних схем. 
Лекція 15. Спеціальні графи і методи аналізу схем з операційними підсилювачами (ОП). Операційний підсилювач і властивості схеми. Спеціальні графи і методи аналізу схем з операційними підсилювачами (Гутникова, Тимкіна).

Лабораторні роботи.
Лабораторна робота №1 "Вивчення основних принципів роботи з системою схемотехнічного моделювання MicroCAP"
Мета роботи: вивчення підходів при роботі з системою схемотехнічного моделювання MicroCAP.
Лабораторна робота №2  "Засвоєння основних принципів роботи з системою схемотехнічного моделювання MicroCAP"
Мета роботи: засвоєння підходів при роботі з системою схемотехнічного моделювання MicroCAP, а також придбання практичних навиків, прийомів роботи і використання умонтованих команд.
Лабораторна робота №3  "Аналіз частотних характеристик схем на транзисторах"
Мета роботи: вивчення упорядкування моделі і придбання практичних навиків з проведення моделювання схем на транзисторах
Лабораторна робота №4  "Аналіз частотних характеристик заданої схеми на транзисторах"
Мета роботи: засвоєння упорядкування моделі і придбання практичних навиків з проведення моделювання заданої схеми на транзисторах
Лабораторна робота №5 "Аналіз частотних характеристик схем на операційних підсилювачах"
Мета роботи: вивчення упорядкування моделі і придбання практичних навиків з проведення моделювання схем на операційному підсилювачі.
Лабораторна робота №6  "Аналіз частотних характеристик заданої схеми на операційних підсилювачах"
Мета роботи: засвоєння упорядкування моделі і придбання практичних навиків з проведення моделювання заданої схеми на операційному підсилювачі.
Лабораторна робота №7  "Аналіз частотних характеристик схеми, що містить транзистор і операційний підсилювач"
Мета роботи: вивчення упорядкування моделі і придбання практичних навиків з проведення моделювання схеми, що містить транзистор і операційний підсилювач.
Лабораторна робота № 8  "Аналіз частотних характеристик заданої схеми, що містить транзистор і операційний підсилювач"
Мета роботи: вивчення упорядкування моделі і придбання практичних навиків з проведення моделювання заданої схеми, що містить транзистор і операційний підсилювач.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.

Планування самостійної роботи здобувача.

Самостійна робота є основним засобом засвоєння здобувачем навчального матеріалу в час, вільний від обов'язкових навчальних занять.
Співвідношення обсягів аудиторних занять і самостійної роботи здобувачів визначається навчальним планом підготовки бакалаврів спеціальності 123 – «Комп’ютерна інженерія» з урахуванням специфіки та змісту дисципліни, її місця, значення і дидактичної мети в реалізації освітньо-професійної програми, а також питомої ваги в навчальному процесі лабораторних занять.

ІНДИВІДУАЛЬНА РОБОТА

Не передбачено.

 ФОРМИ КОНТРОЛЬНИХ ЗАХОДІВ ТА ОЦІНЮВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ НАВЧАННЯ

 Поточний контроль полягає у виконанні
1)    2-х модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі письмової роботи. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 30 балів.
2)    8-ми лабораторних робіт. Лабораторні роботи виконуються з використанням засобів та середовищ паралельного програмування. По результатах виконання кожної лабораторної роботи оформлюється і захищається відповідний протокол із практичною демонстрацією роботи паралельних програм. Бездоганне виконання кожної лабораторної роботи оцінюється у 5 балів;
Підсумковий контроль – залік. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів. Мінімальна оцінка, яка дозволяє отримати «зараховано» - 60 балів.