Автоматизоване проектування електронних пристроїв

Нерідко електронний пристрій, розроблене чисто теоретично, на практиці виявляється непрацездатним. Причинами цього можуть бути не тільки помилки в схемі, але і дія дестабілізуючих факторів, відхилення реальних значень параметрів елементів від теоретичних. Тому процес розробки електронного пристрою, як правило, включає в себе етап макетування, на якому інженер-проектувальник виготовляє макети окремих частин, або пристрою в цілому, вимірює його реальні параметри. Використання систем автоматизованого проектування (САПР) дозволяє за допомогою ПЕОМ провести весь цикл проектування електронного пристрою, який включає в себе наступні етапи:

– розробку структури та принципової схеми пристрою; – аналіз характеристик пристрою в різних режимах роботи з урахуванням можливого розкиду параметрів елементів; – розміщення елементів на друкованій платі і розводка друкованих провідників; – розробку конструкції пристрою і випуск конструкторської документації.

Сучасні програми САПР працюють в діалоговому режимі, тобто розробник – користувач САПР – здійснює введення в ПЕОМ вихідної схеми, введення параметрів елементів безпосередньо на екрані монітора за допомогою миші і клавіатури. При цьому система виводить на екран підказки у вигляді меню, варіанти продовження діалогу, вказівки користувачеві, яку інформацію і як потрібно ввести, довідкову інформацію з файлів “# е / р”. Широко застосовується технологія “drag and drop”, яка полягає в тому, що користувач клацанням миші по піктограмі здійснює вибір потрібного з пропонованих системою елементів і установку його в обраному місці креслення схеми. Такий інтерфейс називають “дружнім” по відношенню до користувача. для автоматизованого проектування створюються бібліотеки модулів, що забезпечують математичне моделювання роботи стандартних елементів електронних схем. Моделі створюються як для дискретних напівпровідникових елементів – діодів, біполярних і польових транзисторів, тиристорів, так і для цілих пристроїв. До стандартних аналоговим пристроїв відносяться ОУ, компаратори, пристрої на магнітних сердечниках (дроселі, трансформатори). Список стандартних цифрових пристроїв набагато ширше. Сюди входять разообразние логічні елементи, комбінаційні пристрої – дешифратори, шифратори, мультиплексори, демультиплексори, суматори, помножувачі, а також послідовних пристрої – різноманітні види тригерів, лічильники, регістри, напівпровідникові ЗУ. На основі моделей окремих елементів можна створювати макромоделі, що складаються з безлічі елементів. В результаті процес створення принципової схеми розбивається на три етапи.

    1. Вибір потрібних елементів і пристроїв і розміщення їх у полі схеми. 2. Установка електричних зв’язків між елементами за допомогою провідників. 3. Введення для кожного компонента схеми чисельних параметрів, що дозволяють за допомогою наявної математичної моделі описати його роботу.

Результати роботи пристрою можна отримати у вигляді графіків, тимчасових діаграм, чисельних значень вихідних параметрів. При цьому вийде оцінка роботи для номінальних значень параметрів елементів схеми.

Насправді будь-який елемент електронної схеми

Має деякий діапазон зміни параметрів, обумовлений в технічних умовах. Так, наприклад, дійсні значення резисторів і конденсаторів можуть брати будь-які значення в межах допустимих відхилень від номіналу; для транзисторів обумовлюються допустимі межі зміни коефіцієнта ß, максимальний струм колектора і т. п.; для цифрових елементів важливі межі зміни затримки проходження сигналу з входу на вихід. Шляхом введення крайніх значень, що відповідають допустимим межам зміни параметра елемента, можна оцінити працездатність пристрою з урахуванням можливого розкиду параметрів його елементів при його виготовленні. Хоча моделювання роботи пристроїв істотно спрощує процес проектування, необхідно відзначити, що воно все одно не може абсолютно точно описати роботу пристрою. Це пов’язано з спрощеннями в математичних моделях, що описують роботу елементів, а також наявністю різних паразитних параметрів – ємностей, опорів, пов’язаних з конструкцією пристрою.

Найбільш достовірними виходять результати моделювання цифрових пристроїв.

Після розробки принципової схеми здійснюється автоматизована розробка друкованої плати – одностороннє або двостороннє розміщення елементів і трасування сполук (розводка провідників друкованої плати). Нарешті, розробляється конструкторська та технологічна документація, включаючи керуючі програми для технологічного обладнання (наприклад, керуючу програму для свердління отворів в друкарській платі).


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Автоматизоване проектування електронних пристроїв