1. Основные понятия

1.1 Моделирование. Основные понятия.

Моделирование, как средство познания и преобразования материального мира, широко применяется во многих отраслях науки и техники. Моделирование представляет собой процесс замещения объекта исследования некоторой его моделью и проведение исследований на мо­дели с целью получения необходимой информации об объекте. В электронике объектом ис­следования является электронная схема, ее часть (узел электронной схемы) или компонент электронной схемы.

Модель - это физический или абстрактный образ моделируемого объекта, удобный для проведения исследований и позволяющий адекватно отображать интересующие исследовате­ля физические свойства и характеристики объекта. Удобство проведения исследований может определяться различными факторами: легкостью и доступностью получения информации, со­кращением сроков и уменьшением материальных затрат на исследования и т.д. При модели­ровании, как правило, анализируется не все многообразие явлений, определяющих исследуе­мый процесс, а лишь те, которые существенны для решения поставленной задачи.

Различают моделирование предметное и абстрактное. При предметном моделиро­вании строят физическую модель, которая соответствующим образом отображает основные физические свойства и характеристики моделируемого объекта. При этом модель может иметь иную физическую природу в сравнении с моделируемым объектом. Если модель и объект од­ной и той же физической природы, то моделирование называют физическим. В этом случае модель может называться макетом (макетным образцом).

Физическое моделирование широко применялось до недавнего времени при создании сложных технических объектов, в том числе и электронных схем. Обычно изготавливался ма­кетный или опытный образец технического объекта, производились соответствующие испыта­ния, в процессе которых определялись его выходные параметры и характеристики, оценива­лась надежность функционирования и степень выполнения технических требований , предъяв­ляемых к объекту. Если желаемый результат не достигался, то приходилось все переделывать заново, т.о. этот тип моделирования сопряжен с большими материальными и временными за­тратами.

Существует и другой подход к предметному моделированию. Многие явления различной физической природы имеют аналогичные количественные закономерности и описываются с помощью одного и того же математического аппарата. Это обстоятельство делает возможным количественное описание некоторого явления путем исследования процесса совершенно дру­гой физической природы. Такой подход называется аналоговым моделированием, а модель исходного процесса, реализуемая с помощью иных физических механизмов - аналоговой мо­делью. Для реализации такого варианта предметного моделирования существовали аналого­вые электронно-вычислительные машины. При этом основные функциональные узлы систем заменялись электронными узлами, реализующими те же количественные закономерности и построенные на базовом наборе функций (интегрирование, дифференцирование, сложение, умножение и т.р.). Например, инерционные процессы моделировались RC-цепью.

В настоящее время аналоговые вычислительные машины практически полностью вытес­нены цифровыми (компьютерами).

Абстрактное моделирование связано с построением абстрактной модели. Такая мо­дель представляет собой математические соотношения, графы, схемы, диаграммы и т. п. Наи­

7