Разработка алгоритма интерактивного проектирования элементов электронных устройств. История развития и краткий обзор программных средств САПР электронных устройств и схем

Санкт-Петербургский государственный технический университет Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Компьютерных Систем и Программных Технологий

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: Алгоритмизация задач управления

Тема: Разработка алгоритма интерактивного проектирования элементов электронных устройств

Выполнил студент гр. 4081/1                                          

Руководитель                                                                      

"___ "__________ 2011 г.

Санкт-Петербург 2011

Оглавление

Введение. 3

1. История развития и краткий обзор программных средств САПР электронных устройств и схем.. 4

2. Математические модели электронных схем.. 7

3. Постановки и подходы к решению задач анализа электронных схем.. 9

4. Постановки и подходы к решению задач параметрического синтеза. 11

5. Сущность и этапы проектирования электронных устройств и систем.. 14

6. Задачи и проектные процедуры схемотехнического этапа проектирования электронных устройств. 18

7. Пример рассчета высокодобротного режекторного фильтра на транзисторах. 22

Заключение. 29

Список литературы.. 30

Введение

Постоянно возрастающая сложность проектирования электронных устройств, повышение требований к миниатюризации и себестоимости, чрезвычайно высокая цена ошибочных проектных решений на различных этапах проектирования, потоянное ужесточение требований к качеству проектно-конструкторской документации зачастую входят в противоречие с традиционными (классическими) методами и технологиями проектирования. Именно поэтому изучение и внедрение в практику современного инструментария проектировщика – систем автоматизированного проектирования (САПР), является актуальнгой задачей.

В этой работе рассматриваются и анализируются САПР, способные автоматизировать этапы схемотехнического и системотехнического проектирования, рассматриваются вопросы автоматизации, в какой-то мере формализованного на этапах системотехнического и функционального проектирования смешанных аналого-цифровых устройств и систем.

1. История развития и краткий обзор программных средств САПР электронных устройств и схем

Различают несколько поколений САПР ЭУиС.

САПР 1-го поколения были созданы в начале 1960-х гг. и предназначались для автоматизации документирования разработанных традиционными методами конструкторских работ, технологических процессов с использованием ЭВМ 2-го поколения.

САПР 2-го поколения были созданы в конце 60-х - начале 70-х гг. и предназначались для выбора структуры и параметров, построения и обоснования моделей будущих конструкторских решений, автоматизированных технологических процессов производства ЭУиС, типовых программ расчета, таблиц переходов, диаграмм размещения элементов и трасс соединений, конструкторского проектирования печатных плат. Данные САПР были реализованы на современном для того времени комплексе технических средств, как ЭВМ, так и периферийного оборудования.

САПР 3-го поколения были созданы в середине 70-х гг. и предназначались для моделирования, оптимизации и принятия решений через пакеты программ машинного проектирования при разработке конструкций, технологических процессов и систем производства.  Решение данных задач реализовывалось многоуровневыми комплексами на базе ЕС ЭВМ, супермини и микроЭВМ, ПЭВМ (PC). Информационное обеспечение основывалось на автоматизированных базах данных, экспертных системах. Основными компонентами математического обеспечения являлись средства автоматизации моделирования структурной и параметрической оптимизации и анализа.

САПР 4-го поколения были созданы на рубеже 80-х гг., когда пакеты программ стали перерастать в подсистемы САПР в виде комплексных интегрированных систем коллективного пользования, реализующих единый производственный цикл на основе общей информационной базы и переноса информации средствами локальной вычислительной сети (ЛВС). Эти системы включают автоматизированные системы научных исследований (АСНИ), проектирования (САПР), технологической подготовки производства (АСТПП), контроля (САК), управления производством (АСУП) на основе гибких производственных систем (ГПС) - перестраиваемых систем.

Следует отметить, что разработки в области  теории и методов построения САПР аналоговых и в меньшей степени аналого-цифровых  электронных устройств и систем, производимые ведущими организациями СССР на рубеже 80-х годов, во многом не уступали и даже опережали зарубежные аналоги.

Программы схемотехнического проектирования ДИСП, ПРАМ по своей идеологии и методам заложенных в их основу обеспечивали  вполне приемлемые результаты моделирования в условиях относительно ограниченных возможностей пользователя с точки зрения эргономики и сервисов. Они использовали в качестве вычислительных средств ЭВМ Единой серии (ЕС ЭВМ) и СМ ЭВМ. Их перевод на платформу персональных компьютеров в дальнейшем декларировался, но в качестве окончательных продуктов они так и не заняли должного места на рынке САПР.

Широкое внедрение персональных компьютеров и повышение их производительности позволило решить многие проблемы организации и совершенствования процесса автоматизированного проектирования:

- обеспечение многопользовательского режима;

- доступ к локальным и глобальным базам данных моделей электронных компонентов;

- реализацию “дружественных” графических пользовательских интерфейсов;

- возможность реализации процедуры синтеза структуры и принципиальной