Inhaltsverzeichnis

• Kurzfassung
• Abstract
• Danksagung
• Abbildungsverzeichnis
• Part I: Einleitung
  • 1 Überblick
    • 1.1 Begriffsbestimmung der Netzwerkanalyse
    • 1.2 Motivation zur Entwicklung eines neuen Netzwerksimulationsprogramms
    • 1.3 Kurzbeschreibung von JANAP
    • 1.4 Netzwerkanalyse - Historische Entwicklung
      • 1.4.1 Allgemeine Entwicklung der Netzwerkanalyse
      • 1.4.2 Methoden zur Netzwerkanalyse
      • 1.4.3 Lösung der Netzwerkgleichungen
      • 1.4.4 Integration der Netzwerkgleichungen
      • 1.4.5 Modellierung von Bauelementen
• Part II: Theoretische Grundlagen
  • 2 Einleitung
  • 3 Elektrisches Bauteil
    • 3.1 Allgemeiner n-Pol
    • 3.2 Elektrische Größen eines n-Pols
    • 3.3 Konsistenzbedingungen
    • 3.4 Funktionale Beschreibung eines n-Pols
    • 3.5 Klassifizierung
  • 4 Elektrische lineare Zweipole
    • 4.1 Beschreibung linearer dynamischer Zweipole
    • 4.2 Charakteristische Eigenschaften eines Bauteils
      • 4.2.1 Stromquelle
      • 4.2.2 Ohmscher Leitwert
      • 4.2.3 Elektrischer Verschiebungsstrom
      • 4.2.4 Reziproke Induktivität
      • 4.2.5 Spannungsquelle
      • 4.2.6 Ohmscher Widerstand
      • 4.2.7 Elastanz
      • 4.2.8 Induktionsspannung
      • 4.2.9 Ladungsquelle
      • 4.2.10 Ladungsaufbau
      • 4.2.11 Kapazität
      • 4.2.12 Memduktanz
      • 4.2.13 Flußquelle
      • 4.2.14 Induktivität
      • 4.2.15 Flußaufbau
      • 4.2.16 Memristor
    • 4.3 Ideale lineare Bauteile
      • 4.3.1 Bauteile mit zwei Eigenschaften
      • 4.3.2 Bauteile mit drei Eigenschaften
      • 4.3.3 Bauteile mit vier Eigenschaften
      • 4.3.4 Der Schalter
      • 4.3.5 Weitere komplexe Bauteile
    • 4.4 Wechselwirkung zwischen den elektrischen Größen
  • 5 Zusammenschaltung von Bauteilen
    • 5.1 Knotenregel für Ströme
    • 5.2 Maschenregel für Spannungen
    • 5.3 Knotenregel für Ladungen
    • 5.4 Maschenregel für Flüsse
    • 5.5 Magnetische Kopplung
    • 5.6 Tellegen's Theorem
      • 5.6.1 Tellegen's Theorem für Graphen
      • 5.6.2 Tellegen's Theorem für elektrische Netzwerke
    • 5.7 Beschreibung des Gesamtnetzwerks
    • 5.8 Berechenbarkeit der Netzwerkgrößen
    • 5.9 Zusammenfassung von Bauteilen
  • 6 Analyse von Netzwerken
    • 6.1 Gleichspannungsarbeitspunkt (DC-Operating Point)
    • 6.2 Transiente Analyse
    • 6.3 Kleinsignalanalyse
    • 6.4 Eingeschwungener Zustand (Steady-State Analyse)
  • 7 Verallgemeinerung der Netzwerkregeln
    • 7.1 Erweiterte Knotenregel für Ladungen
    • 7.2 Erweiterte Maschenregel für Flüsse
    • 7.3 Beschreibung eines n-Pols
    • 7.4 Ideale lineare Bauteile
      • 7.4.1 Bauteile mit zwei Eigenschaften
      • 7.4.2 Bauteile mit drei Eigenschaften
      • 7.4.3 Bauteile mit vier Eigenschaften
      • 7.4.4 Schalter
      • 7.4.5 Zusammenfassung der Gleichungen der Bauteile
    • 7.5 Tellegen's Theorem
    • 7.6 Beschreibung des Gesamtnetzwerks
    • 7.7 Berechenbarkeit der Netzwerkgrößen
    • 7.8 Zusammenfassung von Bauteilen
    • 7.9 Gleichspannungsarbeitspunkt (DC-Operating Point)
  • 8 Weitere Netzwerkanalysemethoden
    • 8.1 Sparse Tableau Ansatz
    • 8.2 Knotenansatz
    • 8.3 Zustandsvariable
• Part III: Die Implementierung
  • 9 Die Implementierung von JANAP im Allgemeinen
    • 9.1 Einige generelle Aspekte
      • 9.1.1 Benutzerschnittstelle
      • 9.1.2 Verwendete Rechenanlage
      • 9.1.3 Implementierungsmethodik
  • 10 Struktur von JANAP
    • 10.1 Grobstruktur
    • 10.2 Feinstruktur von Pass 1
    • 10.3 Feinstruktur von Pass 2
    • 10.4 Dateien in JANAP
      • 10.4.1 ZW1FIL
      • 10.4.2 ZW2FIL
      • 10.4.3 ZW3FIL
    • 10.5 Wichtige Datenstrukturen
      • 10.5.1 ``General List''
        • Knotentabelle
        • Elementtabelle
        • Parametertabelle
        • Table/Function-Tabelle
        • Subcircuit-Tabelle
        • Subcircuit-Aufruf-Tabelle
        • Ausdruck-Tabelle
      • 10.5.2 Speicherung von Ausdrücken
  • 11 Die einzelnen Komponenten von JANAP
    • 11.1 Syntaxanalyse
      • 11.1.1 Lexikalische Analyse (Scanner)
      • 11.1.2 Syntaktische Analyse (Parser)
      • 11.1.3 Fehlerbehandlung (Error Corrector)
    • 11.2 Semantikanalyse
    • 11.3 Verarbeitung von Ausdrücken
    • 11.4 Aufbau der Netzwerkgleichungen
      • 11.4.1 Aufbau des gesamten Netzwerks
      • 11.4.2 Bestimmung der Topologie-Matrizen
        • Aufbau der Knotenmatrix A
        • Aufbau der Kreismatrix B
      • 11.4.3 Vereinfachungen
      • 11.4.4 Ermittlung der Jacobi-Matrix
  • 12 Numerische Methoden
    • 12.1 Lösung des Systems der Netzwerkgleichungen
      • 12.1.1 Formulierung der Problemstellung
      • 12.1.2 Struktur des Gleichungssystems
        • Art der Gleichungen
        • Verwendete Funktionen in den Gleichungen
      • 12.1.3 Methodik
      • 12.1.4 Konkrete Implementierung
        • Algorithmus
        • Anfangswerte
        • Ermittlung der Jacobi-Matrix
        • Skalierung
        • Lösung des linearen Gleichungssystems
        • Dämpfung
        • Abbruchkriterium
        • Normen
    • 12.2 Integration
      • 12.2.1 Formulierung der Problemstellung
      • 12.2.2 Methodik
        • Prinzip
        • Bestimmung der Koeffizienten
        • Prediktion von
        • Schrittweitensteuerung
        • Ordnungssteuerung
        • Algebraische Differentialgleichungen
        • Unstetigkeitsstellen
      • 12.2.3 Konkrete Implementierung
        • Algorithmus
        • Feinheiten
• Part IV: Anwendungsbeispiele, Modellbildung
  • 13 Modellierung von Halbleiterbauelementen
    • 13.1 Modellierung in JANAP
    • 13.2 Universalelement
    • 13.3 SPICE-Modelle in JANAP
  • 14 Anwendungsbeispiele
    • 14.1 Beispiel mit Schalter und Kapazitätsteiler
    • 14.2 Negation mit MOS-Transistoren
    • 14.3 Operationsverstärker
    • 14.4 2-Bit Addierer (MOS-Modell)
    • 14.5 2-Bit Addierer (Timing-Modell)
    • 14.6 Chaotische Schaltung
• Part V: Schlußbetrachtungen
  • 15 Zusammenfassung und Ausblick
• Part VI: Anhänge
  • A JANAP - Spezifikation
  • A.1 Kurzbeschreibung
  • A.2 Ziel
  • A.3 Benutzerprofil
  • A.4 Funktionelle Beschreibung
    • A.4.1 Komponenten von JANADS
      • A.4.1.1 Netzwerkanalyseprogramm JANAP
      • A.4.1.2 Teilschaltungssbibliothek JANLIB
      • A.4.1.3 Konversionsprogramme JANICS
      • A.4.1.4 Testbibliothek JANBM
    • A.4.2 Eingabesprache
      • A.4.2.1 Allgemeine Charakteristik
      • A.4.2.2 Zeichensatz
      • A.4.2.3 Zeilenformat
      • A.4.2.4 Anweisungsformat
      • A.4.2.5 Namen
      • A.4.2.6 Reservierte Namen
      • A.4.2.7 Trennzeichen (Trenner)
      • A.4.2.8 Qualifizierter Name
      • A.4.2.9 Knoten
      • A.4.2.10 Konstante (Zahlen)
      • A.4.2.11 Text-Konstante
      • A.4.2.12 Parameter
      • A.4.2.13 Tabelle
      • A.4.2.14 Ausdruck (Expression)
      • A.4.2.15 Funktion
      • A.4.2.16 Standardfunktionen
        • Algebraische Funktionen
        • Elementare transzendente Funktionen
        • Trigonometrische Funktionen
        • Hyperbolische Funktionen
        • Spezielle Funktionen für die Netzwerkanalyse
      • A.4.2.17 Anweisungsstruktur von JANAP
    • A.4.3 Topologiebeschreibung
      • A.4.3.1 Elektrische Größen, Zählpfeile
      • A.4.3.2 Widerstand (R)
      • A.4.3.3 Leitwert (G)
      • A.4.3.4 Kapazität (C)
      • A.4.3.5 Induktivität (L)
      • A.4.3.6 Kopplung (M)
      • A.4.3.7 Stromquelle (I)
      • A.4.3.8 Spannungsquelle (V)
      • A.4.3.9 Schalter (S)
      • A.4.3.10 Universalelement (U)
      • A.4.3.11 Teilschaltungsverwendung (X)
      • A.4.3.12 Anfangswert, INITIAL-Anweisung
    • A.4.4 Teilschaltung
      • A.4.4.1 Beschreibung einer Teilschaltung, Teilschaltungsblock
      • A.4.4.2 Externe Knoten
      • A.4.4.3 Parameter
      • A.4.4.4 Schachtelung, Qualifizierung
      • A.4.4.5 Einschränkungen
    • A.4.5 Teilschaltungsbibliothek (JANLIB)
      • A.4.5.1 Aufbau einer Teilschaltungsbibliothek
      • A.4.5.2 Struktur der Eingabe von JANLIB
      • A.4.5.3 Speichern einer Teilschaltung
      • A.4.5.4 Löschen einer Teilschaltung
      • A.4.5.5 Listen des Bibliothekinhalts
      • A.4.5.6 Fehlerüberprüfung
      • A.4.5.7 Reorganisation einer Bibliothek
    • A.4.6 Standardbibliotheken (JANLIB)
      • A.4.6.1 Dokumentation einer Teilschaltung
      • A.4.6.2 Modell Bibliothek MODEL
      • A.4.6.3 Bibliotheken für Halbleiter Bauelemente
      • A.4.6.4 Logik Bibliothek LOGIC
      • A.4.6.5 Digitale Integrierte Schaltungen
      • A.4.6.6 Lineare Integrierte Schaltungen LINEAR
      • A.4.6.7 Spezielle Bibliotheken
    • A.4.7 Analyseanweisungen
      • A.4.7.1 Struktur der Analysen
      • A.4.7.2 DC-Analyse
      • A.4.7.3 Transienten-Analyse
      • A.4.7.4 Steady State Analyse
      • A.4.7.5 Statistische Analyse
      • A.4.7.6 Empfindlichkeitsanalyse
    • A.4.8 Steueranweisungen
      • A.4.8.1 OPTION-Anweisung
      • A.4.8.2 TITLE-Anweisung
      • A.4.8.3 LIBRARY-Anweisung
      • A.4.8.4 PARAM-Anweisung
      • A.4.8.5 VARYING-Anweisung
      • A.4.8.6 END-Anweisung
      • A.4.8.7 DEBUG-Anweisung
    • A.4.9 Ausgabeanweisungen
      • A.4.9.1 Eingabeprotokoll
      • A.4.9.2 Steuerparameter
      • A.4.9.3 Run Statistik
      • A.4.9.4 Topologie-Ausgabe
      • A.4.9.5 PRINT-Anweisung
      • A.4.9.6 PLOT-Anweisung
      • A.4.9.7 HISTO-Anweisung
      • A.4.9.8 Testausgaben
    • A.4.10 Steuerparameter
      • A.4.10.1 Systemsteuerung
      • A.4.10.2 Numerische Steuerparameter
      • A.4.10.3 Ausgabe-Steuerparameter
    • A.4.11 Meldungen
    • A.4.12 Geforderte Leistung
    • A.4.13 Konversionsprogramme JANICS
    • A.4.14 Benchmark JANBM
    • A.4.15 Installationsparameter
    • A.4.16 CDC CYBER Implementierung
      • A.4.16.1 Installationsparameter
      • A.4.16.2 Definitionsbereich von Funktionen
      • A.5 Ausbaumöglichkeiten
    • A.5.1 JANAP
      • A.5.1.1 Optimierung
      • A.5.1.2 Namenslänge
      • A.5.1.3 Knoten
    • A.5.2 JANLIB
  • B Formale Definition der Syntax von JANAP
  • B.1 Lexikalische Definition
  • B.2 Syntaktische Definition
  • C Liste der Programme in JANAP
    • Programme des Pass 1 von JANAP
    • Programme der Simulationsphase von JANAP
    • Gemeinsame Unterprogramme
  • D Leistungsmerkmale eines Netzwerkanalyseprogramms
  • D.1 Analysemethoden
    • D.1.1 Gleichspannungsarbeitspunkt
    • D.1.2 Transienten Analyse
    • D.1.3 Kleinsignalwechselstromanalyse
    • D.1.4 Nichtlineare Wechselstromanalyse
    • D.1.5 Transferfunktion
    • D.1.6 Pole und Nullstellen der Transferfunktion
    • D.1.7 Periodische eingeschwungene Lösung
    • D.1.8 Rauschanalyse
    • D.1.9 Klirrfaktoranalyse
    • D.1.10 Optimierung
    • D.1.11 Parametervariation
    • D.1.12 Temperatur
    • D.1.13 Fehleranalyse
    • D.1.14 Extremwertanalyse
    • D.1.15 Empfindlichkeitsanalyse (Sensitivity Analysis)
    • D.1.16 Statistische Analyse
  • D.2 Charakteristik der Eingabesprache
    • D.2.1 Allgemeine Charakteristik
    • D.2.2 Zeilenformat
    • D.2.3 Anweisungsformat
    • D.2.4 Knoten (Node)
    • D.2.5 Zahlen
    • D.2.6 Variable (Parameter)
    • D.2.7 Ausdruck
    • D.2.8 Funktion
    • D.2.9 Tabelle
    • D.2.10 Steueranweisung
  • D.3 Standardelemente
    • D.3.1 Widerstand (R)
    • D.3.2 Impedanz (komplex) (Z)
    • D.3.3 Leitwert (G)
    • D.3.4 Admittanz (komplex) (Y)
    • D.3.5 Kapazität (C)
    • D.3.6 Induktivität (L)
    • D.3.7 Kopplung (M)
    • D.3.8 Stromquelle (I)
    • D.3.9 Spannungsquelle (V)
    • D.3.10 Leitung
    • D.3.11 Schalter
  • D.4 Modellierung von Halbleiterbauelementen
    • D.4.1 Ersatzschaltung
    • D.4.2 Eingebaute Modelle
    • D.4.3 Tabelle
    • D.4.4 Diode
    • D.4.5 Transistor
    • D.4.6 Feldeffekt Transistor
  • D.5 Teilschaltung (Subcircuit)
    • D.5.1 Lokale Teilschaltung
    • D.5.2 Teilschaltungsbibliothek
    • D.5.3 Externe Knoten
    • D.5.4 Parameterübergabe
    • D.5.5 Schachtelung
  • D.6 Restriktionen
    • D.6.1 Topologische Restriktionen
    • D.6.2 Wertebereich der Bauelemente-Parameter
    • D.6.3 Restriktionen bei Funktionen
    • D.6.4 Genauigkeit
  • D.7 Ausgabeformen
    • D.7.1 Eingabeprotokoll
    • D.7.2 Liste der Teilschaltungen bei Bibliotheken
    • D.7.3 Modell Parameter
    • D.7.4 Steuervariable
    • D.7.5 Laufstatistik
    • D.7.6 Topologie
    • D.7.7 Schaltungszeichnung
    • D.7.8 Ausgabe von numerischen Werten, allgemein
    • D.7.9 Tabellen
    • D.7.10 Kurvenzeichnung
    • D.7.11 Ausgabe des Arbeitspunkts
    • D.7.12 Zweigspannung
    • D.7.13 Zweigstrom
    • D.7.14 Zweigleistung
    • D.7.15 Gesamtverlustleistung
    • D.7.16 Knotenspannung
    • D.7.17 Elementwert
    • D.7.18 Parameterwert
    • D.7.19 Partielle Ableitungen von abhängigen Quellen
    • D.7.20 Realteil
    • D.7.21 Imaginärteil
    • D.7.22 Absolutbetrag
    • D.7.23 Phase
    • D.7.24 Ortskurve
    • D.7.25 Smith Diagramm
    • D.7.26 Bode Diagramm
    • D.7.27 Nichols Diagramm
    • D.7.28 Bandbreite
    • D.7.29 Transferfunktion
    • D.7.30 Transferfunktion, n-Pol Parameter (analytisch)
    • D.7.31 Fourier Koeffizienten, FFT
    • D.7.32 Laplace Gleichungen
    • D.7.33 Logarithmische Skala
    • D.7.34 Eingangs/Ausgangs - Impedanz/Admittanz
    • D.7.35 Rauschen (equivalent input noise)
    • D.7.36 Klirrfaktoranalyse
    • D.7.37 Statistische Ausgabe
    • D.7.38 Hilfen zur Fehlersuche
  • D.8 Steuer-Option
    • D.8.1 Temperatur
    • D.8.2 Schrittweitensteuerung
    • D.8.3 Frequenzsteuerung
    • D.8.4 Statistiksteuerung
    • D.8.5 Ausgabesteuerung
    • D.8.6 Zeichnungssteuerung
    • D.8.7 Skalierung
    • D.8.8 Genauigkeit der Ausgabe
    • D.8.9 Iterationssteuerung
    • D.8.10 Integrationssteuerung
    • D.8.11 Pivot Steuerung
    • D.8.12 Fehlersteuerung
    • D.8.13 Zeitlimit
    • D.8.14 Testhilfen
    • D.8.15 Standardskalierung
  • E Halbleiterbauelementmodelle
    • Dioden-Modell
    • Bipolar-Transistor Modell
    • N-MOS-Transistor Modell Level 1
    • N-MOS-Transistor Modell Level 2
    • N-MOS-Transistor Modell Level 3
    • P-MOS-Transistor Modell Level 1
• Literaturverzeichnis
• Lebenslauf
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