вход Вход Регистрация



бласти применения приложений АСхП, характеристики и возможности современных программ моделирования и проектирования электронных устройств. Критерии выбора программ АСхП.

На сегодняшний день создано большое количество систем сквозного и подсистем схемотехнического проектирования [7-13, 16]. Подход к выбору той или иной системы основан, прежде всего, на оптимальном сочетании цены программного продукта и его мощности. Именно поэтому, для использования в учебном процессе таких мощных программ, как DesignLab 8.0, APLAS 7.0 и полных версий рассматриваемых ниже программ необходимо, пока, отказаться [22].
Весомым инструментом для решения вопросов схемотехнического и функционально-логического проектирования является программы АСхП Electronics Workbench 5.12 (EWB 5.12) [8,23], MC-V Working Demo (МС5) [9,24] и МАЭС-П [12,13], которые, благодаря своим особенностям, взаимодополняют друг друга. Степень эффективности программы автоматизированного схемотехнического проектирования (АСхП) зависит от мощности выбранного программного обеспечения (ПО), точности и особенностей математического обеспечения (МО). Это способствует повышению возможностей пользователя, позволяет обдуманно проводить эксперимент с ожидаемыми результатами, сосредотачиваясь на этапе оптимизации.
Высокая мощность современных программ АСхП, к которым относятся EWB 5.12 и МС5 определяется:
- большим размером анализируемых схем, и БМП;

 

- возможностью встраивания в систему сквозного проектирования (для EWB 5.12 - это программа Electronics Workbench PCB layout);

- наличием единой оболочки для всех этапов моделирования аналогово-цифровых устройств и дополнительных программ расчета параметров моделей, параметрической оптимизации и т.п.;

- унифицированным на базе программы Spice [7] математическим, лингвистическим, информационным обеспечением;

- возможностью информационной поддержки производителями ПО и приборов электроники (по сети Internet можно получить файлы документации на приобретенное ПО и файлы описания параметров модели прибора конкретного номинала в виде Spice-подпрограммы [21,22]).
Точность моделирования в современных программах повышается благодаря использованию Spice-совместимых физико-топологических числовых моделей аналоговых приборов, и алгоритмов повышенной точности и надежности (Spice-2G6 - алгоритм решения дифференциальных уравнений в МС5, Spice-3F5 - алгоритм в EWB 5.12), но отсутствие информации о параметрах приборов отечественного производства и невозможности интерактивного контроля вычислительного процесса ставит под сомнение адекватность результатов.
Кратко о возможностях современных программ АСхП:
- Ввод и вывод графического образа схемы;
- Диалоговый ввод, контроль и коррекция исходных данных;
- Многоуровневый описание схемы на проблемно-ориентированном языке;
- Наличие развитой библиотеки моделей и параметров ЭРВ, в том числе аналоговых, цифро-аналоговых и цифровых микросхем;
- Наличие универсальных функций для построения аналоговых моделей цифровых ИМС и обеспечение возможности добавления новых нелинейных функций;
- Повышенная надежность вычислительных алгоритмов моделирования во временной области схем со сложными переходными процессами;
- Моделирование электронных схем в режиме постоянного тока;
- Расчет амплитуды – фазо - частотных характеристик линейных и линеаризованную программе электронных схем;
- Анализ влияния на электрические режимы в схеме температуры и других параметров окружающей среды;
- Расчет коэффициентов параметрической чувствительности;
- Спектральный анализ;
- Обеспечение возможности разработки и введения в программу самим пользователем новых алгоритмов обработки результатов моделирования;
- Многовариантный анализ;
- Параметрическая оптимизация;
- Постпроцессор обработки результатов расчета и графиков.
Приложения АСхП позволяют довольно точно моделировать электромагнитные процессы в устройствах средней сложности на этапе разработки схемы электрической принципиальной. Отличие Spice-программ заключается в деталях интерфейса, мерах повышения точности моделирования, цены и удобства получения новых моделей [22].
Программа PSpice [7] является наиболее известной модификацией программы схемотехнического моделирования SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis), разработанной в начале 70-х годов в Калифорнийском университете. Она оказалась очень удачной, с тех пор интенсивно развивается и де-факто стала эталонной программой моделирования аналоговых приборов. Принятые в ней математические модели полупроводниковых приборов используются во многих аналогичных программах, а списки сочетаний схемы в формате SPICE состоят большинством пакетов САПР (Micro-Cap, Dr. Spice, OrCAD, P-CAD, ACCEL EDA, Viewlogic, COMPASS, Design Architect и др. .). Первая коммерческая версия программы PSpice для IBM PC создана в 1984 г. корпорацией MicroSim.
SmartSpice - программа моделирования аналоговых устройств, (http://www.silvaco.com), разработанная Silvaco International Inc., USA является объединением алгоритма моделирования Рspice с графическими редакторами Design Architect и Falcon Framework, имеет большую библиотеку числовых и символьных моделей аналоговых приборов, в том числе новых

Рис. 5.1. Структура взаимосвязи подпрограмм SmartSpice

функционально-интегрированных ДМОНТ, мощного БПТ, IGBT, БПТ из гетеропереходов, оптоэлектронных приборов. Встроенный интерпретатор языка Си (SmartSpice Model Interpreter) позволяет разрабатывать и добавлять в библиотеку новые модели и макромодели. Как и в других программах на платформе Spice возможно выполнение параметрической оптимизации схем и моделей благодаря возможностям SmartSpice Optimizer.
МС5 и EWB 5.12, которые являются также Spice-совместимыми приложениями, сочетающие в себе минимальность требований к техническому обеспечению с неплохими показателями точности и универсальности, что позволяет использовать их в учебном процессе.
Отечественную программу МАЭС-П необходимо использовать там, где прежде всего требуется повышенная точность моделирования, особенно для устройств, которые построены на элементной базе отечественного производства. МАЭС-П свойственны такие полезные особенности:
• большое количество электрофизических числовых моделей приборов отечественного производства, в частности, силовых транзисторов в БМП, параметры которых легко вычисляются по данным ТУ и справочников;
• возможность построения в оболочке постпроцессора межзадачной обработки (МЗО) кривых, полученных при моделировании нескольких различных задач;
• возможность построения новых нелинейных функций (НФ) программируемой типа с помощью операторов IF, THEN, ELSE;
• возможность встраивания НФ в МАЭС-П благодаря наличию объектных модулей в комплекте ПО;
• значительное число стандартных функций, к которым пользователю нужно лишь ввести коэффициенты;
• возможность преобразования температурных зависимостей в зависимости от других факторов окружающей среды.
Для владельцев полных зарегистрированных версий программ АСхП (CAD EDA), кроме перечисленных, это ACCEL, PROTEL, CircuitMaker 6.0 и некоторые другие, существует возможность в динамическом совершенствовании по сети Internet: расширение БМП, поставка сервисных программ, решение технических проблем бесплатно или условно-бесплатно (с правом апробации в течение нескольких недель).
Локальные задачи схемотехнического проектирования, например, в рамках учебного процесса, можно решить благодаря использованию адаптированных студенческих версий зарубежных программ АСхП, при условии обязательного их дополнения возможностями более точной программы (в данном случае - МАЭС-П). При использовании в учебных заведениях программ сквозного проектирования, таких как DesignLab 8.0, APLAS 7.0, P-CAD или полных версий рассмотренных выше МС5 и EWB 5.12, их демо-версии тоже должны приниматься во внимание, как средство облегчения перехода к работе в среде этих программ .

Некоторые особенности программы Electronics Workbench:
- Наличие воспроизведения режима "резиновых нитей" между компонентами позволяет перемещать и добавлять компоненты без перечеркивания связей между ними, который сейчас использован и в программе МС6 наличие виртуальных контрольно-измерительных приборов, контекстно-ориентированных средств помощи, сервисные возможности по обработке графики облегчают моделирование в EWB;
- Большое количество видов анализа с занесением результатов расчета в текстовый файл (но режим анализа по постоянному току имеет неудобную форму вывода результатов (для этого лучше использовать не осциллограф, а характериограф, модели которого в программе нет);
- Разработана специальная программа для трассировки печатных плат, возможности которой весьма ограничены даже для владельцев полной версии;
- Обширная библиотека компонентов, в которую входят наиболее популярные цифровые интегральные схемы дискретной логики, аналоговые компоненты и модели двигателя постоянного тока, вакуумных приборов, кварцевого резонатора, зуммера, анализатора спектра, потенциометра, лампочек;
- Макромодели компонентов могут быть изображены в виде принципиальных электрических схем;
- Возможно моделирование на функциональном уровне.

Рис.5.2.Виды анализа в МС6.

Программа МС6 распространила свои возможности за счет усовершенствования схемного редактора, увеличениебиблиотеки схем, моделей, компонентов, видов анализа(рис.5.2). Связывание схемотехнических и конструкторской информации (рис.5.3) и разработка собственного редакторапечатных плат с автоматической разводкой, позволяетсчитать МС6 системой проектирования.
Одной из самых мощных возможностей Intusoft's SPICE является использование интерактивной командной языка Interactive Command Language (ICL), которая позволяет в пакетном (с помощью встроенных в описание схем макросов), или диалоговом режиме управлять заданиями наанализ и контролировать результаты.

 


Рис.5.3. Редактор типов корпусов в МС6

 

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру