1 Применение ЭВМ на отдельных этапах проектирования электронных схем
Широкая автоматизация исследований и разработок на базе ЭВМ требует соответствующей подготовки инженерных кадров.
Существует 2 точки зрения на подготовку специалистов в области ЭВМ. Одна из точек зрения заключается в том, что инженер в процессе своей профессиональной деятельности должен уметь пользоваться исключительно универсальными программами и подготовка в ВУЗе в области применения ЭВМ сводится лишь к привитию навыков пользования этими программами. Другая точка зрения предполагает, что инженер в своей деятельности наряду с задачами, при решении которых можно использовать универсальные программы, постоянно встречается с задачами, для которых он должен выбрать метод решения, разработать алгоритм и программу. В связи с этим, в ВУЗах необходимо обеспечить соответствующую подготовку.
Подготовка инженеров радиотехники и связи предполагает, что в процессе вузовской подготовки необходимо изучать методы и алгоритмы, используемые в программных средствах, которые предназначены для анализа процессов в соответствующих устройствах связи или проектировании последних. Рассмотрим этапы проектирования радиоэлектронных устройств.
1.1 Этап структурного анализа
На этом этапе производится выбор структурной схемы проектируемого устройства. В процессе проектирования разрабатываются варианты структурной схемы, определяются общие выходные характеристики системы, и если они не удовлетворяют требованиям технического задания, выдвигаются новые варианты. Разработаны программы структурного синтеза логических устройств с помощью ЭВМ. Структурный синтез устройств других типов, как правило, не поддается алгоритмизации м выбор оптимального решения остается за человеком. Здесь требуются знания, опыт и интуиция проектировщика.
1.2 Этап схемотехнического проектирования
Этот этап предусматривает разработку проектируемого устройства до уровня принципиальных схем. Задаются варианты построения схем, для которых находятся выходные характеристики. Разработаны программы синтеза сложных логических устройств с помощью ЭВМ, программы машинного синтеза фильтров и т.д.
1.3 Этап анализа и оптимизации параметров схемы
Этот этап может быть проведен двумя методами. Традиционный метод предполагает ручной расчет схемы с последующим макетированием и проведением на нем соответствующих натурных измерений с целью проверки соответствия полученных результатов ожидаемыми. Такое макетирование считается обязательным, т.к. ручные расчеты построены на относительно грубых, так называемых инженерных приближениях. Они дают лишь приблизительные результаты. Окончательные выводы получают путем натурных измерений на макете.
Другой метод – метод математического моделирования с применением ЭВМ. При этом с помощью ЭВМ формируется математическая модель проектируемого устройства, т.е. набор уравнений, описывающих процессы, проходящие в устройстве. Выполняется решение этих уравнений, т.е. выполняется анализ устройства, просчитываются его характеристики, варьируются параметры с целью оптимизации характеристик.
Могут быть проведены анализ предельных режимов, которые вызвали бы разрушение макета, анализ статических характеристик устройства и прогнозирование их изменение.
Применение ЭВМ на этом этапе проектирования весьма эффективно.
Задачи, решаемые с помощью ЭВМ на данном этапе показаны на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Виды расчетов, проводимых при проектировании электронных схем на ЭВМ
1.4 Этап конструктивного проектирования
На этом этапе разрабатывается техническая документация компоновки и размещение элементов, из которых составляется устройство, чертежи печатных плат, трассировки, таблицы проводов и т.д.
Разрабатывается документация для контроля и приемки изделий (тестов, испытательных таблиц) и другая документация. Имеются программы, с помощью которых задачи этого этапа проектирования успешно решаются с помощью ЭВМ (PCAD).
Рассмотренная выше методика расчета электрических схем на ПК получила названия математического моделирования.
В чем преимущество такого метода перед экспериментальным моделированием реальных схем ?
1) Для экспериментального моделирования необходимо собрать макеты из реальных элементов, это приводит к существенным материальным и временным затратам. Более того, это не всегда возможно, если схемы сложные, например, ИМС.
2) Необходимо располагать соответствующими измерительным оборудованием: вольтметром, амперметрами, электронными осциллографами, генераторами, анализаторами спектра и др.
3) Невозможно осуществить оптимизацию параметров, путем их варьирования в рассчитанной схеме, тогда как на ЭВМ это можно выполнить очень быстро и эффективно.
4) Невозможно исследовать предельные режимы работы схемы, т.к. это может привести к её разрушению.
5) Погрешность исследования схемы можно сделать достаточно малой.
6) Значительно уменьшается время, затрачиваемое на компьютерное моделирование, по сравнению с экспериментальным исследованием.
Мы будем рассматривать машинные методы анализа электронных схем (формирование математической модели цепи и расчет её характеристик).
2 Топологические и компонентные уравнения цепи
2.1 Подготовка данных для ввода в ЭВМ
Анализируемое устройство бывает задано принципиальной схемой, в которой наряду с элементами R,L,C, независимыми и управляемыми источниками тока и напряжения используются диоды, транзисторы и ИМС. В процессе подготовки данных для ввода в ЭВМ их замещают эквивалентными схемами, состоящими из элементов R,L,C, источников тока и напряжения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
