Додаток А

 

Чисельний розрахунок деяких задач

Приклади до розділу 1. Математичне моделювання

Приклад 1.1. Математична модель біполярного транзистора. Розглянемо еквівалентну схему біполярного транзистора. Прийняті наступні позначення: – відповідно елементи p-n переходів емітер-база і колектор-база; – джерело струму, що відображає проліт неосновних носіїв через базу і визначає підсилювальні властивості транзистора ( і – нормальний і інверсний коефіцієнти підсилення струму); і – об'ємні опору областей емітера, колектора і бази.

Запишемо компонентні рівняння для кожного елементу. Отримаємо наступну систему рівнянь:

де – тепловий струм переходу база-емітер; m – емпіричний коефіцієнт; – температурний потенціал емітера; – бар'єрна ємкість переходу база - емітер; – бар'єрна ємкість переходу база - колектор; – температурний потенціал колектора; – тепловий струм переходу база - колектор; – параметри, що характеризують час прольоту носіїв струму через області транзистора.

Невідомими змінними в цьому випадку є

.

З цього переліку виходить, що в моделі враховані деякі топологічні рівняння: виключені величини і і величини, які співпадають відповідно з величинами і .

Запишемо топологічні рівняння системи:

У двох останніх рівняннях і – величини напруги база - емітер і база - колектор. У систему включаються різницеві апроксимації для похідних з кроком h.

Таким чином, математична модель біполярного транзистора є системою рівнянь. Матриця Якобі для цієї системи представлена в таблиці. 1.1 (нульові елементи не позначені).

У цій матриці прийняті наступні позначення коефіцієнтів:

Таблиця 1.1

Матриця Якобі для математичної моделі біполярного транзистора

Приклади до розділу 2. Розв’язання систем лінійних рівнянь

Приклад 2.1: Розв’язати СЛАР методом Гаусса з вибором головного елементу:

Розвязок.

Сформуємо матрицю коефіцієнтів A і стовпець B:

Головний елемент матриці А дорівнює 20. При перестановці рядків отримаємо .

Розрахуємо елементи матриці A1 і стовпця B1:

Головний елемент нової матриці .

Аналогічно проведемо подальші обчислення:

Матриця A4 має трикутний вигляд. Система має єдиний розв’язок. Для його пошуку застосуємо зворотній хід метода Гаусса.

    

Розв’язок: .

Приклад 2.2: Розв’язати СЛАР з прикладу 2.1 методом Крамера.

Розв’язок.

Розв’язок системи X:

.