Сосредоточенный элемент
Назначение
Сосредоточенный элемент (Concentrated Element) предназначен для моделирования сосредоточенных электрических компонентов непосредственно в электродинамической модели.
Вместо создания подробной трехмерной геометрии электронного компонента САПР «ГАММА» позволяет задать его эквивалентную электрическую модель, описываемую сопротивлением, емкостью и индуктивностью.
Такой подход существенно упрощает построение модели и позволяет учитывать влияние дискретных компонентов на характеристики устройства.
Типичные области применения:
- SMD-резисторы;
- SMD-конденсаторы;
- SMD-индуктивности;
- согласующие цепи;
- фильтры;
- LC-контуры;
- цепи питания;
- развязывающие элементы;
- эквивалентные модели соединений.
Физический смысл
Любой реальный электронный компонент обладает конечными размерами.
Однако во многих задачах размеры элемента значительно меньше длины волны. В таком случае его влияние можно описать не распределенными электромагнитными полями, а сосредоточенными параметрами. Так элемент заменяется эквивалентной электрической схемой.
Такой подход позволяет значительно уменьшить сложность модели и ускорить расчет.
Когда использовать
Рекомендуется использовать сосредоточенный элемент если необходимо:
- добавить резистор;
- добавить конденсатор;
- добавить индуктивность;
- смоделировать согласующую цепь;
- заменить небольшую электронную деталь ее эквивалентной схемой;
- исследовать влияние номиналов компонентов.
Наиболее эффективно использовать Сосредоточенный элемент в случаях, когда размеры компонента значительно меньше рабочей длины волны.
Когда не использовать
Не рекомендуется использовать Сосредточенный элемент если:
- размеры компонента сопоставимы с длиной волны;
- необходимо учитывать собственную геометрию компонента;
- требуется моделирование корпуса компонента;
- необходимо учитывать паразитное излучение элемента.
В подобных случаях рекомендуется использовать полноценную трехмерную модель компонента.
Назначение условия в САПР «ГАММА»
Создание условия
Для назначения сосредоточенного элемента необходимо:
-
Открыть вкладку Решение.
-
Выбрать команду Сосредоточенный элемент.
-
Выбрать прямоугольную область, на которую будет назначено условие.
-
Настроить параметры элемента.
-
Нажать Применить, затем ОК.
После создания условие появится в дереве проекта в разделе Условия в папке Сосредоточенные элементы.
Параметры
Направление
Определяет положительное направление протекания тока через сосредоточенный элемент. Как и для сосредоточенного порта, направление влияет на знак напряжения, тока и импеданса.
Рекомендуется выбирать направление, соответствующее предполагаемому направлению протекания тока в схеме. При необходимости направление можно изменить кнопкой поворота.
Сопротивление
Позволяет включить в модель резистивный элемент.
После установки флажка становится доступен параметр:
Значение, Ом
Емкость
Позволяет добавить конденсатор.
После включения параметра задается:
Значение, пФ
Индуктивность
Позволяет добавить катушку индуктивности.
После включения параметра задается:
Значение, нГн
Комбинация элементов
САПР «ГАММА» позволяет использовать одновременно несколько компонентов.
Например:
| Включенные параметры | Эквивалентная модель |
|---|---|
| R | Резистор |
| C | Конденсатор |
| L | Индуктивность |
| R + C | RC-цепь |
| R + L | RL-цепь |
| L + C | LC-контур |
| R + L + C | Полная RLC-цепь |
Если элемент включен, но равен "0":
- R = 0 Ом короткое замыкание;
- L = 0 нГн короткое замыкание;
- C = 0 пФ холостой ход.
Проверка корректности назначения
После назначения рекомендуется убедиться, что:
- выбрана правильная грань;
- грань соединяет необходимые проводящие области;
- направление элемента выбрано корректно;
- включены только необходимые компоненты;
- номиналы соответствуют моделируемой схеме.
Типичные ошибки
| Ошибка | Последствие |
|---|---|
| Неверное направление элемента | Ошибка знака напряжения и тока |
| Использование сосредоточенного элемента вместо полноценной модели крупного компонента | Снижение точности |
| Ошибка в единицах измерения | Некорректные характеристики устройства |
| Назначение элемента на неподходящую поверхность | Некорректная постановка задачи |
| Добавление лишних компонентов R, L или C | Изменение электрических характеристик модели |