Засоби автоматизації проектування
Пакети для розробки апаратних засобів електронних пристроїв
Під всеосяжним терміном " САПР " (система автоматизованого проектування) в Росії розуміють ряд англомовних термінів ( CAD/CAM/CAE/PDM/TDM/AEC/GIS і т.д.). У процесі автоматизованого проектування в якості вхідної інформації використовуються технічні знання фахівців, які вводять проектні вимоги, виконують різні перевірочні розрахунки, аналізують і уточнюють отримані результати, виконують модифікацію конструкції.
Перші САПР (CAD) були створені в 1960-х роках і отримали найбільшу поширення в електроніці та механіці. Це пояснюється тим, що об'єкти проектування в цих областях порівняно легко формалізуються, а результати проектування представляють собою програму для верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК), що різко скорочує період між початком розробки і початком серійного випуску виробу. Зараз, найбільш широко автоматизоване проектування використовується в машинобудуванні, архітектурі і будівництві, картографії та кадастр, в електротехніці і електроніці.
Перерахуємо етапи типового циклу проектування блоків живлення електронної апаратури можна розбити на кілька етапів:
розробка структурної схеми;
розробка принципової схеми, включаючи моделювання;
попереднє визначення конструктивних вимог;
розробка друкованої плати;
розробка конструктиву;
оцінка електромагнітної сумісності;
оцінка теплових режимів;
оцінка надійності;
виготовлення прототипів, налагодження і випробування.
У сучасних умовах майже на всіх перерахованих етапах повинні використовуватися спеціалізовані системи автоматизованого проектування електронних пристроїв (Electronic Design Application - EDA). Тому основні напрямку проектування, можна розділити на наступні завдання:
моделювання змішаних аналого-цифрових пристроїв;
моделювання та синтез логіки для ПЛІС;
схемотехническое і електромагнітне моделювання СВЧ-пристроїв;
поведінкове моделювання на рівні структурних схем;
проектування друкованих плат;
аналіз електромагнітної сумісності;
теплове моделювання;
засоби підготовки друкованих плат до виробництва;
проектування топологій БІС;
проектування електротехнічних схем і креслень.
Сучасні засоби проектування дозволяють вирішувати не одну завдання проектування, а групу завдань. Вартість EDA продуктів сильно залежить від їх функціональності, тому треба знати основні деталі, які слід мати на увазі при виборі системи проектування.
Найбільш поширеною завданням при проведенні науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт є моделювання аналого-цифрових пристроїв . Системи моделювання дозволяють різко зменшити обсяг експериментальних досліджень, для проведення яких потрібне придбання дорогих вимірювальних приладів, радіодеталей, трудомістка збірка і тривала настройка макетів.
Застосування програм моделювання дозволяє всебічно досліджувати розроблювальні пристрої в різних режимах роботи (наприклад, у гранично допустимих режимах), що складно виконати експериментальними методами. Результати макетування дають обмежений обсяг інформації про характеристики розроблюваної апаратури. Експериментальні дослідження відображають характеристики лише конкретних одиничних макетів. Вони не дозволяють оцінити вплив статистичного розкиду параметрів напівпровідникових та інших елементів пристрою, і тому важко робити узагальнюючі висновки за результатами макетування. Експериментально складно визначити, які наслідки викличе найгірше поєднання параметрів радіоелементів, і що відбудеться при відмові окремих радіоелементів. Дослідним шляхом не просто дослідити вплив дестабілізуючих факторів, наприклад, зовнішньої температури. Перераховані проблеми, що виникають при експериментальних дослідженнях, легко долаються шляхом моделювання роботи пристроїв.
Програми моделювання можуть з успіхом використовуватися і в навчальному процесі. Це позбавляє від необхідності робити значні витрати на придбання обладнання для лабораторних робіт, виключає відмови устаткування через помилкову комутації, дозволяє досліджувати багато режими роботи пристроїв, які неприпустимі в реальних макетах.
Коротко розглянемо призначення і вживані САПР основних задач проектування.
Розробка будь-якого електронного пристрою починається з ідеї, яка втілюється у вигляді структурної (укрупненої) схеми. Швидко перевірити життєздатність і всі можливі варіанти майбутньої системи можна з допомогою спеціальних програм функціонального моделювання. Як правило, на функціональному рівні важливо правильно оцінити поведінку замкнутих петель зворотного зв'язку в схемах регулювання струму або напруги, починаючи з моменту включення. Тут можна порекомендувати програми SimuLink, SysCalc, System...
