|
Включение электронных вычислительных машин (ЭВМ) в цикл проек-тирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) выдвинуло на передний план задачи математического описания радиоэлементов (РЭ), составляющих эти РЭА, так как достоверность машинных расчетов параметров РЭА определя-ется, в первую очередь, достоверностью описания параметров РЭ. Комплекс-ный характер работ в области моделирования РЭА наиболее полно сформу-лирован Логаном /1/, который связал неудачные попытки использования сис-тем автоматизированного проектирования электронной аппаратуры (САПР РЭА) с системным подходом. Такой подход включает:
? разработку математических моделей радиоэлементов;
? проверку адекватности путем сравнения результатов, с характе-ристиками реализованных устройств радиоэлементов САПР РЭА;
? определение и описание технологических разбросов;
? оценку влияния изменений окружающей среды (температура, влажность, механические воздействия, радиация и т.п.);
? исследование эффектов старения с точки зрения надежности.
Если же при тщательном исследовании пренебрегают хотя бы одним из выше перечисленных аспектов с целью упрощения модели РЭА, то результат моделирования может быть сведён на нет. Например, при оптимизации без учёта климатических факторов или статических параметров.
Исторически потребность математического описания РЭА возникла од-новременно с применением РЭА. Современные требования к описанию РЭА отличаются только в существенном повышении требований к адекватности моделей, что связано, в первую очередь, с усложнением функционального на-значения и структуры РЭА.
Относительно простые по структуре РЭА и составляющие их РЭ позво-ляли разработчикам после несложных расчетов проверять результаты посред-ством натурного макетирования. Это привело к тому, что описание моделей РЭ было также ориентировано на корректировку их параметров в процессе проектирования РЭА. При необходимости простые модели и процессе проек-тирования усложнялись, если в этом возникала такая потребность.
Усложнение РЭА, связанное с применением полупроводниковых эле-ментов (ПЭ), особенно с началом развития микроэлектронных радиоэлемен-тов (МРЭ), привело, во-первых, к повышению требований к описанию РЭ и МРЭ, во-вторых, к глобальному усложнению РЭА, в-третьих, к резкому огра-ничению, вплоть до полного исключения натурного макетирования.
Развитие ЭВМ и измерительной техники, широкое внедрение персо-нальных компьютеров (ПК), открыло качественно новые возможности в об-ласти САПР РЭА, в том числе и области моделирования РЭ и МРЭ. В прак-тику внедрены:
? мощные методы САПР РЭА, например система Pspice /2/;
? модели РЭ и МРЭ, позволяющие производить адекватное описа-ние характеристик реальных устройств;
? автоматизированные технические средства измерения (АТСИ) на базе ПК, применение которых позволяет идентифицировать параметры моде-ли РЭА в ограниченное время с требуемой точностью.
Анализ как структуры принятых моделей РЭ и МРЭ, так и принятых методов измерения их параметров приходит к следующим выводам:
? повышение точности связано с усложнением структуры моделей, что в большинстве случаев для их эффективного практического использова-ния приводит к их усечению (упрощению), например, модель биполярного транзистора, содержащая до 59 компонентов (модель Гуммеля-Пунна) упро-щается до 12 компонентов (классическая модель Эберса-Молла);
? возникают естественные трудности аттестации сложных моделей (увеличение числа параметров приводит к увеличению времени и расходов на моделирование).
Разработчики САПР РЭА PSpice чётко представляют эти проблемы. В этой связи в системе PSpice предусмотрено применение проблемно ориенти-рованных макромоделей. Эти модели, в том числе и транзистора, по желанию пользователя, путём ограничения области определения параметров по режи-му электропитания, по постоянному току, частотному диапазону, температуре и другим условиям позволяют в конечном итоге повысить эффективность проектирования за счёт, во-первых, уменьшения числа параметров, во-вторых, резкого снижения количества расчётных операций, выполняемых в процессе расчета РЭА. Так, при использовании в PSpice встроенной малосиг-нальной модели биполярного транзистора (БТ) число необходимых парамет-ров находится в пределах от 29 (модель Эберса-Молла в версии Логана) до 59 (модель Гуммеля-Пунна), тогда как использование в фиксированном режиме электропитания по постоянному току и ограниченном диапазоне частот мак-ромодель БТ на основе Y- матрицы будет содержать 8 Nj вещественных па-раметров, где Nj - число аттестуемых частотных точек. При этом определение параметров БТ на текущей частоте производится посредством элементарных вычислительных операций.
Если макромодель БТ определена по данным встроенной глобальной модели БТ, то её точность будет определена точностью исходной модели. Использование косвенных методов идентификации параметров встроенной модели неизбежно приводит к снижению точности моделирования.
Задачу по повышению точности моделирования можно решить, напри-мер, путём использования прямых методов применения Y- матрицы транзи-стора. Современные измерительные приборы позволяют реализовать данные измерения только в первом приближении, так прямое измерение малосиг-нальных параметров "чёрного ящика" производят, как правило, в коаксиаль-ном тракте с волновым сопротивлением 50 Ом. неизбежны существенные по-грешности измерения параметров компонентов значительно отличаются от 50 Ом.
Основными препятствиями для осуществления эффективного измере-ния параметров малосигнальных макромоделей являются:
? необходимость выполнения сложных с технической точки зрения операций по согласованию измерительных цепей на предмет отсутствия от-ражённых волн;
? ошибки, связанные с использованием направленных ответвите-лей, которые нужно рассматривать как дополнительные неоднородности из-мерительного тракта, причём частотно-зависимые.
Недостатками применяемых измерительных приборов также является противоречия, связанные с внедрением классических "ручных" методов из-мерения в практику автоматизированных измерений. Эта проблема может быть решена путём разработки и внедрения алгоритмических машинно-ориентированных методов измерения.
В организационно-экономической части рассмотрены вопросы опреде-ления трудоёмкости ОКР, договорной цены темы; проведено технико-экономическое обоснование новой конструкции; рассчитана точка безубы-точного объёма.
В разделе безопасности жизнедеятельности рассмотрены требования к помещениям, в которых ведётся работа на персональных компьютерах (ПК); вопросы безопасности при непосредственной работе на ПК; уделено внима-ние вопросам электробезопасности и пожарной безопасности.
Авторами были непосредственно написаны следующие пункты и под-пункты:
Маликовым А.Н. - п.1; п.п.2.1; п.п.2.2; п.п.2.2; п.п.2.3; п.п.3.4.1; п.п.3.4.2;
п.п.3.4.3; п.п.3.5; п.п.4.1; п.п.4.2; п.п.5.2; п.п.6.2.7; п.п.6.2.8;
п.п.6.2.9; п.п.6.2.10; п.п.6.2.11; п.п.6.2.12; п.п.6.2.13;
п.п.6.3; п.п.7.1; п.п.7.3; п.п.7.4; п.п.7.5; п.п.8.1;
Казьминым Д.Ю. - п.1; п.п.2.4; п.п.2.5.1; п.п.2.5.2; п.п.2.5.3; п.п.3.1.1;
п.п.3.1.2; п.п.3.2; п.п.3.3; п.п.4.3; п.п.5.1; п.п.6.1.1; п.п.6.1.2;
п.п.6.1.3; п.п.6.2.1; п.п.6.2.2; п.п.6.2.3; п.п.6.2.4; п.п.6.2.5;
п.п.6.2.6; п.п.7.2.1; п.п.7.2.2; п.п.7.2.3; п.п.7.2.4; п.п.8.2;
|
На уровень вверх
Купить