Структурная схема процесса проектирования

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Структурная схема процесса проектирования представлена на рисунке. Она имеет следующее содержание блоков:

1.Синтез начального варианта структуры и параметров устройства.

2.Построение математической модели и ее расчет.

3.Расчет и анализ выходных параметров и характеристик.

4.Соответствуют ли параметры и характеристики заданным требованиям.

5.Возможно изменение внутренних параметров?

6.Изменение внутренних параметров.

7.Возможно изменение структуры?

8.Изменение структуры.

9.Синтез нового варианта структуры и параметров устройства.

10. Документирование результатов проектирования.

Рисунок 1 – структурная схема процесса проектирования

Цепочка блоков 2, 3, 4, 6 - это цикл параметрической оптимизации, 2, 3, 4, 5, 7, 8 - цикл структурной оптимизации.

Пример. Проектирование низкочастотного усилителя.

Задача расчета - определение рабочей характеристики по постоянному току, коэффициент нелинейных искажений, АЧХ, потребляемой мощности.

Задача анализа - определение температурной стабильности рабочей точки на постоянном токе, влияние разброса внутренних параметров на выходные параметры.

Задача структурного синтеза - определение числа каскадов и способов включения (с общим эмиттером, с общим коллектором).

Задача параметрического синтеза - выбор параметров элементов каждого каскада.

Задача параметрической оптимизации - расширение полосы пропускания путем снижения коэффициента усиления каскадов.

Задача структурной оптимизации - расширение полосы пропускания введением дополнительных отрицательных обратных связей.

Способы проектирования

При проектировании РЭА используют различные методы. Основными из них являются:

1. Неавтоматизированный расчет по заранее полученным формулам (ограниченные возможности, низкая точность).

2. Физическое моделирование - т.е. исследование объектов одной физической природы с помощью объектов другой физической природы, но одинаковой с первой по математическому описанию. В основе физического моделирования лежит принцип: электрофизических аналогий. Физическое моделирование, как способ проектирования РЭА используется довольно редко, чаще его применяют для изучения сопутствующих работе схем тепловых и других процессов математического моделирование которых слишком сложно и трудоемко.

3. Натуральное макетирование – один из наиболее старых и распространенных способов проектирования РЭА. Его главное достоинство - максимальная достоверность и наглядность результатов, обусловленная работой с реальными схемами, а не их приближенными моделями. Недостатки: высокая стоимость, длительность создания макета, ограниченные возможности макетирования.

4. Математическое моделирование на ЭВМ - это весь комплекс вопросов, связанных с составлением математической модели устройства и ее использованием на ЭВМ в процедурах расчета, анализа, оптимизации, синтеза (см. структурную схему). По сравнению с макетированием математическое моделирование имеет следующие преимущества:

· в задачах расчета можно найти выходные параметры и характеристики схем, которые нельзя непосредственно измерить на макете из-за недоступности точек измерения, что особенно характерно для ИМС;

· в задачах анализа моделирование позволяет проанализировать выходные параметры и характеристики схемы в предельных и запретных режимах, физическая реализация которых опасных для макета. Кроме того, моделирование позволяет выполнить расчеты серийнопригодности и анализ различных статистических характеристик схемы без запуска в серию, анализ воздействия на схему внешних условий без реальных климатических и других испытаний, анализ нереализуемых на макете зависимостей выходных параметров схемы от внутренних, например, зависимостей выходных параметров схемы от внутренних параметров транзистора;

· в задачах оптимизации возможности макета ограничены небольшим числам регулируемых элементов, тогда как в математической модели можно варьировать любые управляемые параметры, добиваясь максимального улучшения выходных параметров;

· роль моделирования в задачах синтеза состоит в проверке правильности функционирования синтезированных схем путем расчета их математических моделей. Очевидно, что это можно сделать гораздо быстрее, чем выполнить макетирование каждой синтезированной схемы.

Вместе с тем, следует заметить, что нельзя полностью заменить макетирование моделированием. Перечисленные преимущества моделирования имеют место лишь в том случае, если проектировщик располагает хорошо отработанным комплексом программ, содержащим проверенные, достаточно точные модели элементов РЭА, гарантирующие достоверность результатов проектирования. Если же необходимо спроектировать новую оригинальную схему, для расчета которой имеющийся комплекс программ по каким-либо причинам не пригоден, то макетирование этой схемы может оказаться более приемлемым, чем разработка новой программы.

Кроме того, даже проектируя схему путем ее моделирования, разработчики схем часто проверяют окончательные результаты проектирования на опытном макете, однако, разумеется, такой способ проектирования нельзя называть макетированием, хотя, в конечном счете, и приходится иметь дело с макетом.

Как и макетирование, определяющую роль в проектировании РЭА продолжает играть и традиционные неавтоматизированные методы. Ведь моделировать можно только то, что синтезировано (см. блок 1 структурной схемы). Довольно часто неавтоматизированный синтез первоначального варианта РЭА оказывается быстрее и проще автоматизированного.

Таким образом, реальный процесс проектирования РЭА состоит из двух этапов:

· Неавтоматизированного синтеза и эскизного, обычно тоже неавтоматизированного, по упрощённым формулам, расчета ее параметров с целью получения работоспособного варианта РЭА, играющего роль начального приближения. В настоящее время ведутся работы по автоматизации этого этапа проектирования.

· Доводки подученного варианта до кондиций, соответствующих техническому заданию с помощью программ автоматизированного проектирования.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒