Schaltungstechnik

56 2 Entwicklungs- und Analysemethodik
durch ihr Verhalten beschrieben. Die Übertragungsfunktion eines regelungstechnischen
Systemblocks ist ein typisches Beispiel hierfür. An den Klemmen treten
gerichtete rückwirkungsfreie Signale auf. Es gelten keine impliziten Nebenbedingungen
(z.B. Energieerhaltungssatz). Das Ausgangsverhalten wird für gegebene
Eingangsgrößen bestimmt.
Auf den Ablauf der Schaltkreissimulation des analogen Teils wird später noch
eingegangen. Zunächst wird die Einführung in VHDL-AMS beschränkt auf die
Modellbeschreibung und Schaltungsbeschreibung als Ausgangspunkt für die
Schaltkreissimulation.
Die Modellbeschreibung beeinflusst ganz erheblich die Effizienz des Lösungsverfahrens.
Ungeeignete bzw. unvollständige Modellbeschreibungen führen zu
einem nicht lösbaren System. Eine notwendige Bedingung für die Lösbarkeit des
Systems ist, dass die Unabhängigkeit der charakteristischen Beziehungen bzw.
Gleichungen gegeben sein muss. Dazu ist u.a. erforderlich, dass die Anzahl der
charakteristischen Beziehungen gleich der Anzahl der Zweige mit Flussgröße
(„through“ Quantity), plus der Anzahl der inneren Größen („free“ Quantity), plus
der Anzahl der „nichtkonservativen“ OUT-Klemmen ist. Mit anderen Worten konkreter
ausgedrückt: Es müssen genügend unabhängige Netzwerkgleichungen für
die eingeführten Netzwerkgrößen (Spannungen, Ströme u.a.) und genügend unabhängige
Gleichungen zur Charakterisierung der Funktionsblöcke formuliert werden.
Basis für das Strukturmodell eines analogen Schaltkreises sind die äußeren und
inneren Knoten, repräsentiert durch „Terminals“. Mathematische Gleichungen
beschreiben das Verhalten der Schaltkreiselemente zwischen den „Terminals“.
„Terminals“ stellen die äußeren und inneren Knoten in einem „konservativen“
System dar. Am Beispiel des Modells für einen Widerstand mit parasitären Elementen
soll das analoge Strukturmodell erläutert werden.
i C
uC Cp i1 LSZ iR R iLs LS LSZ i2 pin1 n1 n2 n3 pin2
uLS1 uR uLS uLS2 iR = uR R
duC iC = C
dt
Bild 2.2-18: Zur Modellbeschreibung für einen Widerstand mit parasitären Elementen mit
äußeren und inneren Knoten, den Knoten-Differenzspannungen, den Zweigströmen und den
„Simultaneous Statements“; pin1, n1, n2, n3, pin2 sind Terminals
Terminals: Die allgemeine Definition eines „Terminals“ lautet:
terminal name_list : nature_name;
Einem „Terminal“ kann eine „Nature“ zugewiesen werden. Die „Nature“ dient zur
Identifikation des physikalischen Teilgebiets (Elektrotechnik, Mechanik u.a.). In
der skizzierten Definition der „Nature“ wird u.a. auch ein Referenzknoten
i L
=
--
1
u L Ldt