- •Федеральное агентство связи Российской Федерации
- •Содержание
- •1 Моделирование как инструмент исследования устройств телекоммуникаций
- •1.1 Основные этапы схемотехнического проектирования
- •Качественное и количественное описание моделей
- •1.3 Обзор программ компьютерного моделирования и проектирования устройств телекоммуникаций
- •5 Основные сведения о программе
- •5.2 Структура интерфейса программы micro-cap 9 и основное меню
- •5.2.1 Интерфейс программы мс9
- •5.2.2 Основные команды меню
- •Component:
- •Options:
- •Analysis:
- •Desing:
- •5.2.3 Создание схемы
- •5.2.4 Представление чисел, переменных и математических выражений
- •Переменные
- •Математические выражения и функции
- •5.2.5. Расчет режима по постоянному току Dynamic dc
- •5.2.6 Расчет передаточных функций по постоянному току dc
- •5.2.7 Расчет переходных процессов transient
- •5.2.8. Анализ частотных характеристик ac
- •5.2.9 Синтез аналоговых фильтров
- •5.2.10 Расчет уровня внутреннего шума
- •5.2.11 Многовариантный анализ
- •5.2.12 Параметрическая оптимизация
- •5.2.13 Функции раздела performance
- •5.2.14 Просмотр и обработка результатов моделирования
- •5.2.15 Трехмерные графики
- •5.2.16 Моделирование цифровых устройств
- •5.2.17 Моделирование функциональных схем
- •5.2.18 Применение программы мс9 для научных исследований
- •Заключение
- •Литература
- •Учебное пособие
1 Моделирование как инструмент исследования устройств телекоммуникаций
1.1 Основные этапы схемотехнического проектирования
При разработке устройств телекоммуникаций процесс автоматизированного проектирования электронных схем в общем виде может состоять из нескольких этапов (рисунок 1.1) [4].
На первом этапе разрабатываемая система разбивается на функционально законченные блоки, и вырабатываются технические задания на каждый блок. Техническое задание (ТЗ) предусматривает описание: входных и выходных сигналов, диапазонов частот, потребляемой мощности, условий эксплуатации, предельных допусков на основные характеристики и тому подобное. После формулировки ТЗ на разрабатываемый блок составляется принципиальная схема начального приближения (этап 2). Это обычно делается проектировщиком на основании собственного опыта или опыта предыдущих разработок. Здесь же выбираются компоненты схемы, номинальные значения и допуски параметров компонентов. Далее выбирается программа, которая наилучшим образом подходит для анализа данной электронной схемы и позволит судить о соответствии ТЗ выбранной схемы (этап 3). Иногда требуется не одна, а группа программ для проведения всех необходимых вычислений.
Затем электронная схема подготавливается для проведения машинного анализа. Для всех компонентов составляются математические модели с использованием набора допустимых моделей, применяемых в выбранной программе машинного анализа, указывается способ соединения компонентов по принципиальной схеме (этап 4). Составление моделей может потребовать разумных упрощений, которые позволят провести анализ без существенного изменения функционирования исходной схемы.
Расчет математической модели электронной схемы проводится на ЭВМ (этап 5). Взаимодействие пользователей с ЭВМ осуществляется либо в режиме пакетной обработки, либо в диалоговом режиме.
После устранения ошибок кодирования и ошибок, допущенных при составлении математической модели схемы, полученные характеристики схемы анализируются и сравниваются с данными ТЗ и (или) результатами испытаний (этапы 6,7).
На основании этого сравнения принимается решение о принятии или отклонении рассматриваемого варианта проекта (этап 8). Это решение приводится не формально, так как в некоторых случаях инженерное понимание сути дела позволяет пренебречь некоторыми расхождениями результатов анализа с ТЗ. После принятия проекта составляется техническая документация для последующего изготовления спроектированного устройства и проведения испытаний (этап 11).
Если характеристики неудовлетворительны, то принципиальная схема и (или) модели компонентов должны быть изменены (этап 9). Модификация обычно выполняется инженером – проектировщиком на основании общих физических представлений и прикидочных расчетов.
Рисунок 1.1 – Основные этапы машинного проектирования электронных схем
Цикл анализа затем повторяется снова. Именно здесь, при проведении многовариантных расчетов программы анализа электронных схем особенно полезны. Модификация схемы (этап 10), а также разработка и оформление конструкторской документации (этап 11) может производиться также с помощью специальных программ на ЭВМ. Алгоритм, показанный на рисунке 1.1, справедлив не только для схемотехнического проектирования, но в ряде случаев и для систем в целом. Из рисунка 1.1 видно, что выбор моделей компонентов, устройств и систем с последующим автоматизированным расчетом на ЭВМ являются важнейшими этапами разработки и исследования не только устройств, но и систем телекоммуникаций в целом.
Рассмотрим более подробно основные понятия в теории моделирования, особенности выбора, описания и применения моделей и их применения для проектирования и анализа электронных схем.