Измерительные задачи при идентификации параметров моделей радиоэлектронных компонентов для САПР электронных схем

Состав вектор факторов Х зависит от типа РК, аттестуемых параметров и границ ФП (ГФП).

ПН или регламентирует границы факторного пространства (ГФП), или представляют собой функции ГПФ.

ДП многополюсника определяют множество n его входов по постоянному току, а СП множество m его входов по переменному току. В общем случае СП выражают вольт-амперные характеристики (ВАХ) многополюсника РК.

Рис.4.- Линейный четырёхполюсник

Динамические параметры удобно представить У матрице:

У=[У_ij(X)],                                   (2)

____    ____    _____

где i=1,n; j=1,n; х=[х_q]- векторы факторов;  

q=1,v; v-количество факторов.

СП могут быть выражены в виде I вектора факторных зависимостей полюсных токов по множеству m входов

I=[I_w(X)],                                  (3)

_____

где w=1,m;

Так, в случае транзистора факторное пространство определяют параметры рабочей точки: ток коллектора, где I_к и напряжение коллектора U_k частота f и температура T^o

Статистические зависимости параметров модели выражаются посредством факторной зависимости стандартных отклонений динамических параметров, объединённых в матрицу стандартных отклонений s^Y,вектор факторных зависимостей стандартных отклонений статистических параметров s^I, а также матрицы r^X корреляционных функций  - параметров и                                   r^I – статических параметров.

Для формирования макромодели рис.4. по параметрам ФМ необходимо задать статический режим РК, диапазон частот и количество дискретных частных точек.

Измерительные задачи. Содержание измерительных задач, решение которых определяет адекватное описание моделей РК, определяют требования к моделям РК.

Чтобы удовлетворить эти требования в составе САПР электронных схем должна функционировать система измерения параметров РК, ориентированная на:

1. Контроль качества известных РК на соответствие электрических параметров, по которым идентифицируется модель, паспортным данным.

Рис. 5 – Структура факторной статистической модели МП РК

2. Измерение известных РК для формирования их моделей в областях определения параметров, выходящих за рамки паспортных данных для определения возможности расширения область их применения.

3. Измерение параметров и идентификация моделей новых РК.

В самом общем случае модель РК может быть глобальной, в которой учтены все нелинейные и динамические эффекты, локальной (или условно линейной), у которой определены статистические и динамические параметры в ограниченной области факторного пространства, и точечной, параметры которой определены в дискретной точке плана эксперимента.

Методы построения средств измерения для идентификации моделей РК могут быть сведены к следующим принципам, учитывающим особенности подключения РК и сигналов, подлежащих обработке.

1. Разделение напряжения и тока (для двухполюсников).

2. Сравнение двухполюсника с образцовым в мостовых схемах.

3. Сравнение двухполюсника или многополюсника с комплектом образцовых двухполюсников [5,6].

4. Разделение падающих и отраженных волн для РК СВЧ диапазона.

5. Определение резонансной частоты, Q –метры.

6. Анализ картины стоячей волны, измерительные линии СВЧ диапазона.

Отечественная и зарубежная электронная промышленность выпускает достаточно широкую номенклатуру измерительных приборов, чтобы решить поставленные задачи. Особенно эффективны приборы фирмы Hewlett Packard, ориентированные на комплексную автоматизацию измерительного процесса. Однако, обращаем внимание на следующие факты:

1.Применение узкоспециализированных измерительных приборов приводит к резкому увеличению затрат, так как эти приборы дороги.

2. В случае измерения активных РК практически в каждом конкретном случае приходится решать задачи электропитания по постоянному и переменному току.

3. Разнообразие номенклатуры и типоразмеров РК, подлежащих измерению, выдвигает на одно из первых мест задачу подключения объекта измерения к измерительной схеме, особенно в случае определения динамических параметров.

В этой связи возникает проблема разработки нестандартных способов и средств измерения, позволяющих при использовании стандартных универсальных измерительных приборов ограниченного состава производить автоматизированное измерение параметров широкой номенклатуры РК в ограниченное время. Решение этих задач отражено в работах [7-9], выполненных в ВГТУ в 70-х –90-х годах.

Литература

1. Ильин В.И. машинное проектирование электронных схем. М.: Энергия, 1972. 280с

2. Пасынков В.В., Чирикин Л.К. Полупроводниковые приборы: Учеб. для вузов по специальности. “Полупроводники и диэлектрики” и “Полупроводникрвые и микроэлектронные приборы”- 4-е из., перераб, 1988. 256с.

3. Носов Ю.Р., Петросянц К.О., Шилин В.А. Математическое моделирование элементов интегральной электроники. М,:Сов. радио, 1975. 304с.

4. Разевиг В.Д. Применение программ PiCOM и PSpise для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: В 4-х вып. М.:Радио и связь, 1992. 482с.

5. Мирошник И.А. Машинно-ориентированные способы определения параметров рассеяния линейных многополюсников на высоких частотах // Изв. вузов. Радиоэлектроника, 1977, т.20, №5. с86-89.

6. Мирошник И.А. Машинно-ориентированные способы определения параметров рассеяния линейных многополюсников на высоких частотах // ДР, 1989, №5, б/о 706. №609-389 от 25.01.89. ВИНИТИ.

7. Калюжный А.Н., Мирошник И.А. Определение оптимальног орежима измерения двухполюсников в схемах с конечными нагрузками //Проблемы обеспечения надёжности и качества приборов, устройств и систем: Сб. научн. тр. Воронеж:ВГТУ, 2000. С.138-144.

8. А.с. 1317370 , МКИ G 01 R 27/32. Способ определения линейных параметров многополюсника /И.А. Мирошник и др. (СССР) № 3578025. Заявлено 06.01.83. Опубл 15.06.87.          Бюл. №22, 1с.

9. А.с. 1580282 , МКИ G 01 R 27/00. Устройства для измерения комплексных параметров двухполюсников