Řešíme elektronické obvody

Kniha byla napsána zejména pro ty z vás, kteří ovládají Ohmův zákon a Kirchhoffovy zákony, mají základní vědomosti o elektrických součástkách a jejich aplikacích, často zkoumají děje v nejrůznějších analogových obvodech, nebojí se analyzovat problémy s tužkou a papírem ani experimentovat s počítačem, a mají dostatek vnitřní motivace k tomu stát se skutečně znalými uživateli současných komerčních simulačních programů, aniž by byli nuceni studovat stohy obtížně čtivých a většinou cizojazyčných manuálů. Pokud však některému z uvedených atributů nevyhovujete, nemusí to být na závadu, jak zjistíte letmým pohledem na obsah s názvy jednotlivých kapitol.

Kniha je sestavena ze tří částí - v prvních dvou se píše o metodách "ruční" analýzy a počítačové analýzy, třetí část je přílohová. Pro ty z vás, kteří se chtějí skutečně dobře naučit analyzovat elektronické obvody, doporučuji čtení od začátku. To znamená nejprve se učit řešit jednodušší obvody "ručně", na základě snahy o pochopení jejich fungování, a teprve pak se věnovat studiu "automatizované" analýzy na počítači. V této druhé fázi je vhodné stáhnout si ze sekce download (viz níže) instalační soubory programů SNAP a MicroCap spolu s elektronickými výukovými příklady.

Současné simulační programy vesměs pracují na základě modifikované metody uzlových napětí. Proto je této metodě věnováno hodně prostoru v úvodních kapitolách o metodách "ruční" analýzy, hned po heuristických metodách, kterých využívají zejména ti z nás, kteří rádi řeší problémy "po svém" tvůrčím využíváním základních zákonů a principů elektrotechniky. Jsou popsány do podrobností postupy rychlé analýzy obvodů s klasickými i moderními obvodovými prvky (různé typy operačních zesilovačů včetně transimpedančních a transkonduktančních, proudové konvejory atd). Metody jsou jednoduchou formou a na množství příkladů objasňovány jak v maticovém tvaru, tak i ve formě tzv. grafů signálových toků. Jejich mistrným zvládnutím lze dosáhnout pozoruhodných efektů, například okamžitým napsáním výsledku analýzy přímo ze schématu obvodu, tj. bez jakýchkoliv mezivýpočtů. Některé uvedené postupy rychlé analýzy dosud nebyly jinde publikovány

Kapitolou 4 vstoupíte do světa počítačové analýzy a simulace obvodů. Zde se na zhruba 200 stranách seznámíte s abecedou, jejíž zvládnutí vám otevře cestu k efektivní práci s jakýmkoliv současným simulačním programem z rodiny "SPICE". Jestliže se Vám podaří tuto kapitolu dočíst do konce a čtení budete prokládat pokusy na svém počítači, ověřovat popisované experimenty na demonstračních souborech a přemýšlet o výsledcích, které vám budou poskytovat programy SNAP a MicroCap, pak učiníte mnoho pro to, aby vaše "cesta na vrchol" byla co nejpoctivější. Nejen proto, že platí rovnice: MicroCap = SPICE + "něco navíc". Do problematiky počítačové simulace budete zasvěcováni postupně, přes relativně jednodušší programy založené na symbolických algoritmech (SNAP) až po "numerické" simulátory (MicroCap). Program SNAP jsme vytvořili právě pro studenty, kteří potřebují rychle zvládnout první krůčky v počítačové simulaci obvodů. K zvládání výše zmíněné "abecedy" by vám měla hodně napomoci netradičně pojatá kapitola 4.5, v níž jsou koncentrovány tři na sebe navazující lekce počítačové simulace v programu SNAP.

Navazující kapitoly o "numerických" simulačních programech je sice možno studovat nezávisle na předchozích částech, efektivnější je ovšem nejprve projít předchozími "základy". Uvedený "skok" je možné doporučit snad jen zkušenějším uživatelům některého z komerčních simulátorů. Naučíte se "pohybovat" v profesionálním schématickém editoru, seznámíte se základními pojmy a pravidly, jak pracovat s modely součástek, s knihovnami, jak správně používat příkazy typu .MODEL a .DEFINE atd. Naučíte se pracovat s nejrůznějšími typy analýz, v různých analyzačních módech a režimech. V závislosti na vašich potřebách můžete zvládnout tuto problematiku do hloubky, která vám bude vyhovovat, neboť kromě základních typů analýz, které mají v podstatě stejný charakter v různých simulačních programech, jsou zde popisovány do podrobností i další užitečné praktiky (například různé "interaktivní" analýzy, citlivostní analýza, animace apod.). Budete mít možnost na konkrétních příkladech pochopit postupy, které jsou sice v "nabídkách" různých simulačních programů, avšak pro jejich běžné uživatele, kteří nemají čas studovat rozsáhlé manuály, jsou většinou "obestřeny tajemstvím". Tyto "koncentrované zkušenosti" by mohly knihu učinit zajímavou i pro již pokročilejší uživatele některého z profesionálních simulačních programů.

Jak číst tuto knihu, aby vám přinesla co největší užitek? Individuálně, v závislosti na tom, "jak daleko jste od vrcholu", s vědomím, že "cesta není přímočará". Studujte podle obsahu části, které vás zajímají. Text obsahuje řadu křížových odkazů jak na předchozí kapitoly, tak i na přílohovou část. Z ní můžete čerpat jak některé základní teoretické poznatky, které nebylo vhodné vkládat přímo do odborných kapitol, tak vám mohou posloužit jako stručné přehledové "manuály", zejména co se týče konkrétních způsobů práce s modely součástek.

Stručný obsah

1. Analýza elektrických obvodů
2. Metody analýzy lineárních obvodů
3. Metody analýzy nelineárních obvodů
4. Počítačová analýza a simulace
5. Místo závěru