Экзаменационные вопросы по дисциплине: «Моделирование элементов и узлов РЭС. Размещение элементов узлов рэс Моделирование элементов и узлов рэс
Вопросы к экзамену «Моделирование элементов и узлов РЭС»
Режимы моделирования .
Поясните следующие режимы моделирования в САПР Electronic WorkBench (EWB):
6. Parameter Sweep
7. Temperature Sweep
9. Transfer Function
14. DC sweep
Элементы РЭС
1. Независимые источники. Виды независимых источников. Сравнение источников EWB и OrCAD.
V^@REFDES %+ %- ?DC|DC @DC| ?AC|AC @AC| ?TRAN|@TRAN|
I^@REFDES %+ %- ?DC|DC @DC| ?AC|AC @AC| ?TRAN|@TRAN|
2. Пассивные компоненты RLC. Модели и параметры моделей в САПР EWB. Взаимная индуктивность и магнитный сердечник.
C^@REFDES %1 %2 ?TOLERANCE|C^@REFDES| @VALUE ?IC/IC=@IC/ ?TOLERANCE|\n.model C^@REFDES CAP C=1 DEV=@TOLERANCE%|
R^@REFDES %1 %2 ?TOLERANCE|R^@REFDES| @VALUE ?TOLERANCE|\n.model R^@REFDES RES R=1 DEV=@TOLERANCE%|
L^@REFDES %1 %2 ?TOLERANCE|L^@REFDES| @VALUE ?IC/IC=@IC/ ?TOLERANCE|\n.model L^@REFDES IND L=1 DEV=@TOLERANCE%|
Kn^@REFDES L^@L1 ?L2|L^@L2| ?L3|\n+ L^@L3| ?L4|L^@L4| ?L5|\n+ L^@L5| ?L6|L^@L6| @COUPLING
Биполярные транзисторы
Q^@REFDES %c %b %e @MODEL
3. Схема измерения зависимости граничной частоты передачи тока fT(Ic) от тока коллектора (Gain Bandwidth ).
4. Схема измерения зависимости времени рассасывания заряда ts(Ic) от тока коллектора (Storage Time ).
5. Схема измерения зависимости барьерной емкости перехода коллектор-база Cobo(Vcb) (C-B Capacitance ) и эмиттер-база Cibo(Veb) (E-B Capacitance ).
Узлы РЭС .
6. Апериодический усилитель на биполярном транзисторе. Схема с общим эмиттером. Назначение компонентов. Выбор рабочей точки на проходной (переходной) и выходных характеристиках. Назначение элементов. Обеспечение режима по постоянному току. Как обеспечить линейность работы апериодического усилителя. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвых. Сравнение с другими схемами. Эквивалентная схема усилителя.
7. Отрицательная обратная связь по току и по напряжению. Схема с общим эмиттером с отрицательной обратной связью по напряжению. Назначение компонентов. Выбор рабочей точки на проходной (переходной) и выходных характеристиках. Назначение элементов. Обеспечение режима по постоянному току. Как обеспечить линейность работы апериодического усилителя. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвых. Сравнение с другими схемами. Эквивалентная схема усилителя.
8. Апериодический усилитель на биполярном транзисторе. Схема с общей базой. Назначение компонентов. Выбор рабочей точки на проходной (переходной) и выходных характеристиках. Назначение элементов. Обеспечение режима по постоянному току. Как обеспечить линейность работы апериодического усилителя. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвых. Сравнение с другими схемами. Эквивалентная схема усилителя.
9. Апериодический усилитель на биполярном транзисторе. Схема с общим коллектором. Назначение компонентов. Выбор рабочей точки на проходной (переходной) и выходных характеристиках. Назначение элементов. Обеспечение режима по постоянному току. Как обеспечить линейность работы апериодического усилителя. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвых. Сравнение с другими схемами. Эквивалентная схема усилителя.
10. Апериодический усилитель на полевом транзисторе. Схема с общим истоком. Назначение компонентов. Выбор рабочей точки на стокозатворной и выходных характеристиках. Назначение элементов. Как обеспечить линейность работы апериодического усилителя. Характеристики Ku, Ki, Rвх, Rвых. Сравнение с другими схемами. Эквивалентная схема усилителя.
КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Реле акустическое на полевом транзисторе
Пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине:
ФКРЭ 467.740.001.ПЗ
Выполнил ст. гр. 220541 Галкин Я.А.
Руководитель Овчинников А.В.
Федеральное агентство по образованию
Тульский государственный университет
Кафедра радиоэлектроники
на курсовую работу по курсу
«Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС»
студенту гр. 220541 Галкину Я.А.
1. Тема: Реле акустическое на полевом транзисторе
2. Исходные данные: Схема электрическая принципиальная. Устройство предназначено для эксплуатации в помещении при рабочих значениях температуры воздуха +10 0 + 40 0 ± 5 0 С, атмосферным давлении 86,6-106,7 кПа и верхнем значении относительной влажности 80% при температуре 25 0 С. Время наработки на отказ - 30 лет. Надёжность после наработки в 5000 должна быть больше 0,8.
3. Перечень вопросов, требующих проработки Разработать печатную плату данного устройства, выбрать материалы платы и корпуса, расчет конструктивных параметров платы, расчет технологичности, расчет надежности.
4. Перечень графического материала: Схема электрическая принципиальная, печатная плата.
5. Основной библиографический список: Акимов И.Н. «Резисторы, Конденсаторы. Справочник», Романычева Э.Т. и др. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: справ., Проектирование и производство печатных плат: Учеб. пособие/ Л.П. Семенов.
Задание принял Галкин Я. А.
(подпись) (Ф. И. О)
Задание выдал Овчинников А.В.
(подпись) (Ф. И. О.)
Аннотация
В данном курсовом проекте я анализирую техническое задание, на его основе произвожу выбор способа изготовления печатной платы, расчет конструктивно-технологических параметров печатной платы, выбор элементов и материалов, а так же расчет надежности.
Кроме расчетной части в курсовом проекте разрабатывается технологический процесс изготовления печатной платы и заполняются операционные карты процесса изготовления печатной платы.
Вся документация должна соответствовать стандартам ЕСКД.
Пояснительная записка содержит 25 листов.
Схема электрическая принципиальная акустического реле на полевом транзисторе (формат А3);
Перечень элементов (формат А4).
Введение…………………………………………………………………….6
- Анализ технического задания……………………………………....7
- Выбор и обоснование применяемых элементов и материалов…..9
- Выбор и обоснование конструктивных решений………………..10
- Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы….11
- Описание конструкции прибора……………………………….....12
- Расчет технологичности конструкции………………………..….15
- Расчет конструктивных параметров печатной платы……….….18
- Расчет надежности…………………………………………….….20
- Заключение…………………………………………………….….23
Список использованной литературы……………………………….….24
Введение
Конструкторской документацией (КД) называют совокупность конструкторских документов, содержащих в зависимости от их назначения данные, необходимые для разработки, изготовления, контроля, приемки, поставки, эксплуатации и ремонта изделия. В конструкторской документации указываются не только чертежи, но также описываются способы создания отдельных деталей, а также сборки узлов.
Основная задача конструирования - выбор оптимальных решений при определённых требованиях, задаваемых в ТЗ (техническом задании). Такими требованиями могут быть: цена, надёжность, распространённость (материалов и (или) элементов) и т. д.
Конструкция радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) отличается от других особенностью формируемых внутренних связей между частями: кроме пространственных и механических должны быть установлены сложные электрические, тепловые и электромагнитные связи. Эта особенность настолько существенна, что отделяет конструирование РЭА в отдельное инженерное направление.
- Анализ технического задания
В данной курсовой работе требуется разработать акустическое реле на полевом транзисторе. Для сборки электронной части устройства применяется односторонняя печатная плата, которая закрепляется в пластиковом корпусе.
Данное реле обладает следующими параметрами:
Корпус устройства должен быть удобным, для того чтобы держать его в руках, а органы управления расположены так, чтобы оператору не составляло большого труда управлять моделью.
Устройство должно надежно работать в следующих условиях:
В данной схеме устройства используется микрофон, а так же его усилитель на основе транзистора VT1 для открытия реле, мощность усиления регулируется с помощью подстроечного резистора R6. Так же реле можно открыть с помощью единовременного нажатия на кнопку S1.
Открытие производится при помощи заряда накопляемого на конденсаторе C5. После открытия данный конденсатор, а так же конденсатор С9 (он регулирует время открытия реле) разрежаются через резисторы R10,R11. Также для ускорения разрядки используется транзистор VT4.
Когда происходит открытие реле (открытие транзистора VT5) ток в цепи R12, HL1 прекращается, усилитель микрофона обесточивается, а так же напряжение на конденсаторе C4 падает до 0.
Закрытие реле происходит, после закрытия транзистора VT5. После закрытия питание светодиода и усилителя микрофона восстанавливается - прибор переходит в исходное состояние.
Все элементы являются достаточно надежными в применении, недорогими и отвечают всем эксплуатационным, электрическим требованиям, а так же имеют допустимые габариты.
- Выбор и обоснование элементов и материалов.
2.1 Выбор резисторов.
Для изготовления устройства выберем наиболее распространенные в промышленном производстве резисторы типа МЛТ, имеющие номинальную мощность рассеивания 0,125Вт, эти резисторы рассчитаны на работу при температуре окружающей среды -60 ч +70°С и относительной влажности до 98% при температуре +35° С, что удовлетворяет техническому заданию. Некоторые резисторы по ТЗ требуют большую мощность, в соответствии с требованиями выбираем более мощные.
Подстроечный же резистор выбираем типа СП3 - 19.
Так же для экономии места я использовал резисторы К1-12 - бескорпусные.
Номинальное сопротивление всех резисторов указано в перечне элементов. Они соответствуют стандартному ряду сопротивлений, который рекомендован для данного типа резисторов.
2.2 Выбор конденсаторов.
Электролитические конденсаторы выбираем типа К50, т. к. они достаточно дёшевы и распространены. По возможности для уменьшения габаритов выбираем бескорпусные конденсаторы типа К10. Так же требуются конденсаторы высокого напряжения, выбираем конденсаторы удовлетворяющие данному условию - К73. Мы их выбрали исходя из того, что они подходят по номинальному напряжению и имеют относительно малые размеры, так же они подходят и по диапазону рабочих температур. Электролитические конденсаторы это оксидно-электролитические конденсаторы предназначенные для работы в цепях постоянного и импульсного тока с температурами окружающей среды -20ч +70°С и имеют минимальную наработку 5000 часов, предназначены для монтажа на печатной плате.
2.3 Выбор светодиода.
В качестве индикатора работы прибора используется красный светодиод HL1 АЛ307, как наиболее дешёвый, простой и надёжный.
2.4 Выбор материала корпуса.
Выберем литой пластмассовый корпус, как наиболее легкий, обеспечивающий достаточную прочность конструкции и малые габариты в соответствии с техническим заданием.
2.6 Выбор системы питания.
Данное устройство питается от сети ~220В, 50 Гц, через нагрузку.
2.7 Выбор материала печатной платы.
В данном устройстве используется печатная плата выполненная из стеклотекстолита. Данный материал был взят, как часто используемый на производстве. Он более прочный механически, а так же в нём ослаблены ёмкостные связи по сравнению с другими материалами (к примеру гетинакс).
3. Выбор и обоснование конструкторского решения.
Печатный монтаж широко используется в конструкции РЭС. Он выполняется в виде печатных плат или гибких печатных кабелей. В качестве основания для печатной платы используется диэлектрик или покрытый диэлектриком металл, а для гибких печатных кабелей — диэлектрик. Для выполнения печатных проводников диэлектрик часто покрыт медной фольгой толщиной 35…50 мкм , либо медной или никелевой фольгой толщиной 5…1 0мкм . Мы не имеем возможности использовать одностороннюю печатную плату, в связи со сложностью устройства, применяем двустороннюю. Печатный монтаж выполняется базовым комбинированным позитивным методом (с предварительным сверлением отверстий). Данный способ основан на процессах гальванического осаждения меди.
При определении площади платы, габаритов и соотношения размеров сторон были учтены следующие факторы: площадь размещаемых на плате элементов и площадь вспомогательных зон; допустимость габаритов с точки зрения технологических возможностей и условий эксплуатации. При определении площади платы суммарная площадь устанавливаемых на нее элементов умножается на коэффициент дезинтеграции, равный 1.5…3, и к этой площади прибавляется площадь вспомогательных зон. Дезинтеграция осуществляется с целью обеспечения зазоров для размещения линий связи, теплоотвода. Чрезмерное уменьшение зазоров между элементами на плате может привести к увеличению напряженности теплового режима.
Вместе с остальными деталями плату размещают в корпусе крепежными винтами.
Так как удельная мощность рассеивания мала, то применяется естественное охлаждение.
4. Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы.
В зависимости от числа нанесенных проводящих слоев печатные платы (ПП) разделяются на одно - двусторонние и многослойные. Двусторонние ПП выполняются на рельефном литом основании без металлизации или с металлизацией. Их применяют для монтажа бытовой радиоаппаратуры, блоков питания и устройств техники связи.
Методы изготовления ПП разделяются на две группы: субтрактивные и аддетивные, а так же комбинированные (смешанные). В субтрактивных методах в качестве основания для печатного монтажа используют фольгированные диэлектрики, на которых формируется проводящий рисунок путем удаления фольги с непроводящих участков. Аддетивные методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего покрытия, на которое предварительно может наноситься слой клеевой композиции.
Несмотря на преимущества, применение аддетивного метода в массовом производстве ПП ограниченно низкой производительностью процесса химической металлизацией, интенсивным воздействием электролитов на диэлектрик, трудностью получения металлических покрытий с хорошей адгезией. Доминирующей в этих условиях является субтрактивная технология, но самым выгодным (т.к. берёт плюсы с обоих методов) является комбинированный.
Основным методами, применяемыми в промышленности для создания рисунка печатного монтажа, являются офсетная печать, сеткография и фотопечать. Выбор метода определяется конструкцией ПП, требуемой точностью и плотностью монтажа, производительностью оборудования и экономичностью процесса.
Так как ПП двусторонняя, плотность монтажа не велика (минимальная ширина проводников не меньше 1 мм) и производство определенно как серийное, то в данной курсовой работе плата изготавливается сеточно-химическим способом. Данный способ широко используется при массовом и серийном производстве печатных плат из стеклотекстолита. Как правило, изготовление плат осуществляется на универсальных механизированных линиях, состоящих из отдельных автоматов и полуавтоматов, последовательно выполняющих операции технологичного процесса.
Весь процесс изготовления печатных плат складывается из следующих основных технологических операций:
1. Раскрой материала и изготовление заготовок плат;
2. Нанесение рисунка схемы кислотоустойчивой краской;
3. Травление;
4. Удаление защитного слоя краски;
5. Крацовка;
6. Нанесение защитной эпоксидной маски;
7. Горячее лужение мест пайки;
8. Штамповка;
9. Маркировка;
10.Контроль платы.
С целью максимальной механизации и автоматизации процесса все печатные платы изготавливаются (проходят обработку на линии) на одной из габаритных технологических заготовках.
Более подробно технологический процесс описан в приложении.
5. Описание конструкции прибора.
Прибор выполнен в соответствии с техническим заданием, помещён в корпус, который сделан из пластмассы. Габариты корпуса 1359545. Все радиоэлементы размещены на печатной плате, расположенной горизонтально. Плата крепится к корпусу с помощью шурупного соединения. Крышка корпуса крепиться к корпусу двумя шурупами.
Сбоку корпуса вырезан паз для вывода сетевого провода. Сверху в корпусе просверлено отверстие для установки светодиодного индикатора, также есть прорезь, которая способствует доступу звуковых волн к динамику, расположенному внутри устройства. Для удешевления исполнения я выбрал красный светодиод.
6.Расчёт технологичности конструкции.
На практике, вследствие того, что технологичность является одной из важнейших характеристик, возникает необходимость ее оценки при выборе наилучшего варианта ее изготовления из нескольких возможных.
Существует много различных показателей, на основе которых оценивается как общая, так и отдельные ее составляющие. Рассмотрим некоторые из них.
6.1 Распределение деталей по преемственности
На основе таблицы 1 определяются следующие коэффициенты :
|
Показатели |
||||||
|
Специально изготовленные |
Нормальные |
Покупные |
||||
|
Для данного |
Заимство-ванные из др. изделий, |
крепежные, |
Крепежные, |
Нестанда-ртные |
Стандарт |
|
|
количество наимено-ваний, D |
||||||
|
количество деталей, Ш |
||||||
N ш.н. — количество некрепежных деталей;
N ш.п.с. — количество стандартных деталей;
N ш.к. — количество крепежных деталей;
N ш.в. — количество всех деталей.
N ш.з. — количество деталей, заимствованных из других изделий;
N ш.к. — количество крепежных деталей.
N ш.с. — количество деталей, изготовленных специально для данного изделия;
N д.с. — количество разновидностей деталей, изготовленных специально для данного изделия.
N ш.п. — количество нестандартных деталей.
- Коэффициент нормализации
2. Коэффициент заимствования:
3. Коэффициент повторяемости:
4. Коэффициент преемственности:
6.2 Распределение узлов по сложности и взаимозаменяемости внутри узла
Здесь на основе таблицы 2 определяются следующие коэффициенты :
1. Коэффициент сложности сборки:
2. Коэффициент взаимозаменяемости внутри узлов:
7 . Расчёт конструктивных параметров печатной платы.
В качестве исходных данных необходимо иметь: конструкцию печатной платы, способ получения рисунка, минимальное расстояние между отверстиями, шаг координатной сетки, форму контактных площадок, плотность монтажа. В результате рассчитывается диаметр контактной площадки, ширина проводника, расстояние между проводящими элементами.
Плата изготавливается сеточно-химическим методом по второму классу точности. Основные ее конструктивные параметры следующие:
Минимальное значение номинальной ширины проводника t H =1 мм;
Номинальное расстояние между проводниками S H =0,5 мм;
Отношение диаметра отверстия к толщине платы ≥ 0,33;
Допуск на отверстие ∆d=±0,05 мм;
Допуск на ширину проводника мм;
Допуск на расположение отверстий мм;
Допуск на расположение контактных площадок мм;
Допуск на расположение проводников мм;
Значение ширины проводника определяется по формуле:
где - нижнее предельное отклонение ширины проводника. В этом случае t=1,05 мм.
Диаметр монтажных отверстий рассчитывается следующим образом :
где - диаметр вывода устанавливаемого элемента; - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия; - разница между минимальным диаметром отверстия и
максимальным диаметром устанавливаемого вывода.
Тогда d 1 =0,5 мм, d 2 =0,8 мм, d 3 =1 мм, d 2 =1,1 мм.
Определим диаметр контактных площадок:
где - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия; - верхнее предельное отклонение ширины проводника.
Тогда D 1 =1,8 мм, D 2 =2 мм, D 3 =2,2 мм, D 2 =2,3 мм.
Найдем значение минимального расстояния между соседними элементами проводящего рисунка:
Подставив значение получим, что
Рассчитанные параметры соответствуют чертежу печатной платы. Выбранный метод изготовления печатной платы позволяет выполнить плату с полученными параметрами.
8. Расчёт надёжности.
Расчет надежности состоит в определении количественных показателей надежности системы по значениям характеристик надежности элементов.
В зависимости от полноты учета факторов, влияющих на надежность системы, могут проводиться прикидочный расчет надежности, ориентировочный расчет и уточненный расчет.
Прикидочный расчет проводится на этапе проектирования, когда принципиальных схем блоков системы еще нет. Количество элементов в блоках определяется путем сравнения проектируемой системы с аналогичными, ранее разработанными системами.
Расчет надежности при подборе типов элементов проводится после разработки принципиальных электрических схем. Целью расчета является определение рационального состава элементов.
Расчет надежности при уточнении режимов работы элементов проводится, когда основные конструктивные проблемы решены, но можно еще изменить режимы работы элементов.
Результаты ориентировочного расчета надежности оформлены в виде таблицы.
|
Наименование и тип элементов |
Обозначение |
Интенсивность отказа |
|||
|
Диодный мост |
|||||
|
Диоды импульсные сплавные |
|||||
|
Кнопка дубл. |
|||||
|
Конденсаторы бескорпусные |
|||||
|
Конденсаторы керамические |
|||||
|
Конденсаторы плёночные |
|||||
|
Конденсаторы электролитические |
|||||
|
Микрофон |
|||||
|
Провода соединительные |
|||||
|
Резисторы МЛТ-0.25 |
R2, R3, R10, R13-R15, R17 |
||||
|
Резисторы МЛТ-1.0 |
|||||
|
Резисторы бескорпусные |
R1, R4, R5, R7-R9,R11, R12, R16, R18 |
||||
|
Резистор подстроечный |
|||||
|
Светодиод |
|||||
|
Стабилитрон |
|||||
|
Транзисторы полевые |
|||||
|
Транзисторы биполярные |
|||||
|
Разъём Вилка РС4ТВ |
Средняя наработка на отказ равна:
График надежности строится по экспоненциальному закону
Этот график изображен на рис.1.
Рис.1. График надежности устройства.
Данные результаты удовлетворяют условию ТЗ.
9. Заключение.
При выполнении курсовой работы по теме «Реле акустическое на полевом транзисторе» были выполнены расчеты конструктивно—технологических параметров печатной платы и надежности схемы. Был произведён выбор и обоснование способа изготовления печатной платы и элементов.
В результате работы разработано устройство полностью соответствующее техническому заданию.
Основываясь на результаты расчета можно сделать вывод о том, что устройство может выпускаться как серийно, так и штучно без каких-либо ограничений.
Список использованной литературы.
1. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Р. Г. Варламова. М., «Сов. радио», 1973, 856с.
2. Павловский В. В., Васильев В. П., Гутман Т. Н., Проектирование ехнологических процессов изготовления РЭА. Пособие по курсовому проектированию: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1982.-160с.
3. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Э.Т. Романычева, А. К. Иванова, А. С. Куликов и др.; под ред. Э.Т. Романычевой. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 448с.
4. Сборник задач и упражнений по технологии РЭА: С32 Учебное пособие/ Под ред. Е. М. Парфенова. - М.: Высш. школа, 1982. — 255с.
5. Резисторы: (справочник)/ Ю. Н. Андреев, А. И. Антонян, и др.; Под ред. И.И Четвертакова. - М.: Энергоиздат, 1981. - 352с.
6. Сборник задач по теории надёжности. Под ред. А. М. Половко и И. М. Маликова. М., Изд-во «Советское радио», 1972, 408 стр.
7. Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов/ И. П. Бушминский, О.Ш. Даутов, А. П.Достанко и др.; Под ред. А.П. Достанко, Ш.М. Чабдарова. - М.: Радио и связь, 1989. - 624с.
8. Интегральные микросхемы: Справочник/ Б.В. Тарабрин, Л.Ф. Лунин и др.; Под ред. Б.В. Тарабрина. - М.: Радио и связь. 1984 - 528 с.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Воронежский институт МВД России
Кафедра вневедомственной охраны
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств»
Тема: «Схемотехническое моделирование радиоэлектронного средства»
Разработал: курсант 41 учебного взвода рядовой полиции Р.Г. Востриков
Воронеж 2015
Введение
1. Введение в САПР
2.3 Моделирование динамических характеристик
2.4 Моделирование частотных характеристик
Заключение
Список литературы
Введение
Система автоматизированного проектирования (САПР)-- это организационно-техническая система, состоящая из совокупности комплекса средств автоматизации проектирования и коллектива специалистов подразделений проектной организации, выполняющая автоматизированное проектирование объекта, которое является результатом деятельности проектной организации.
Использование средств систем автоматизированного проектирования (САПР) позволяет перейти от традиционного макетирования разрабатываемой аппаратуры к ее моделированию с помощью ЭВМ. При этом, как правило, осуществляется цикл сквозного проектирования, который включает в себя:
Синтез структуры и принципиальной схемы радиоэлектронного средства (РЭС);
Анализ его характеристик в различных режимах с учетом разброса параметров компонентов и наличия дестабилизирующих факторов, проведение параметрической оптимизации;
Синтез топологии, включая размещение элементов на печатной плате и разводку межсоединений;
Верификацию (проверку) топологии печатной платы;
Выпуск конструкторской документации.
Задачи структурного синтеза решаются с помощью узкоспециализированных программ, ориентированных на устройства определенного типа, создано, например, большое количество программ синтеза согласующих цепей, аналоговых и цифровых фильтров. Наибольшие достижения в построении программ структурного синтеза и синтеза принципиальных схем имеются в области проектирования цифровых устройств. Структура и принципиальная схема большинства устройств в существенной степени зависят от области применения и исходных данных на проектирование, что создает большие трудности при синтезе принципиальной схемы с помощью ЭВМ. Поэтому, обычно первоначальный вариант схемы составляется инженером "вручную" с последующим моделированием и оптимизацией на ЭВМ.
Современные программы САПР работают в диалоговом режиме и имеют большой набор сервисных модулей. Пакеты программ САПР способны решать сложнейшие задачи моделирования РЭС, таких как источники питания, усилители, преобразователи сигналов и другие. Результатами моделирования являются режимы по постоянному току, осциллограммы сигналов, частотные и спектральные характеристики и даже температуры элементов. По своим возможностям программы моделирования могут даже превосходить измерительные приборы, например, они позволяют наблюдать осциллограммы токов и мощностей в элементах без внесения в устройство измерительных резисторов. Полученные результаты могут помочь выявить причины возможных или реальных неисправностей в устройстве, найти пути улучшения его качества. Использование программ моделирования позволяет проанализировать большое количество различных вариантов схемотехнического решения и выбрать из них наилучший, не потратив на это ни одного радиоэлемента.
Топология печатной платы разрабатывается после завершения схемотехнического моделирования. На этом этапе проектирования осуществляется размещение элементов на печатной плате и трассировка соединений. Наиболее успешно разрабатываются печатные платы цифровых устройств, где вмешательство человека в процесс синтеза топологии сравнительно невелико. Разработка аналоговых устройств требует гораздо большего участия человека в процессе проектирования, коррекции и при необходимости в частичной переделке результатов автоматизированного проектирования. Основная сложность при разработке аналоговой аппаратуры заключается в автоматизации синтеза топологии и обеспечении взаимодействия программ моделирования схем и синтеза топологии. Кроме того, достаточно сложно формализовать многочисленные дополнительные требования к аналоговым устройствам, например, требование электромагнитной совместимости компонентов.
Основная цель выполнения контрольной работы - это освоение методики автоматизированного проектирования и схемотехнического моделирования узлов и блоков РЭС с использованием средств САПР.
Достижению данной цели служат следующие задачи:
1) изучение возможностей современных пакетов прикладных программ САПР РЭС;
2) формирование теоретических знаний и практических навыков использования средств САПР при схемотехническом моделировании узлов и блоков РЭС.
В ходе выполнения контрольной работы требуется:
1) проанализировать основные возможности используемого в контрольной работе пакета схемотехнического моделирования;
2) выполнить моделирование статических, динамических и частотных характеристик узлов и блоков РЭС;
3) произвести оптимизацию параметров и характеристик РЭС.
1. Введение в САПР
Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий. Во-первых, автоматизация проектирования -- синтетическая дисциплина, ее составными частями являются многие другие современные информационные технологии. Так, техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования (САПР) основано на использовании вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий, в САПР используются персональные компьютеры и рабочие станции.
Математическое обеспечение САПР отличается богатством и разнообразием используемых методов вычислительной математики, статистики, математического программирования, дискретной математики, искусственного интеллекта. Во-вторых, знание основ автоматизации проектирования и умение работать со средствами САПР требуется практически любому инженеру разработчику. Компьютерами насыщены проектные подразделения, конструкторские бюро и офисы. Работа конструктора за обычным кульманом, расчеты с помощью логарифмической линейки или оформление отчета на пишущей машинке стали анахронизмом. Предприятия, ведущие разработки без САПР или лишь с малой степенью их использования, оказываются неконкурентоспособными, как из - за больших материальных и временных затрат на проектирование, так и из - за невысокого качества проектов. Появление первых программ для автоматизации проектирования за рубежом и в СССР относится к началу 60 х гг. Тогда были созданы программы для решения задач строительной механики, анализа электронных схем, проектирования печатных плат.
Дальнейшее развитие САПР шло по пути создания аппаратных и программных средств машинной графики, повышения вычислительной эффективности программ моделирования и анализа, расширения областей применения САПР, упрощения пользовательского интерфейса, внедрения в САПР элементов искусственного интеллекта.
К настоящему времени создано большое число программно - методических комплексов для САПР с различными степенью специализации и прикладной ориентацией. В результате, автоматизация проектирования стала необходимой составной частью подготовки инженеров разных специальностей; инженер, не владеющий знаниями и не умеющий работать в САПР, не может считаться полноценным специалистом.
Подготовка инженеров разных специальностей в области САПР включает базовую и специальную компоненты. Наиболее общие положения, модели и методики автоматизированного проектирования входят в программу курса, посвященного основам САПР, более детальное изучение тех методов и программ, которые специфичны для конкретных специальностей, предусматривается в профильных дисциплинах.
1.1 Основные принципы построения САПР
Разработка САПР представляет собой крупную научно-техническую проблему, а ее внедрение требует значительных капиталовложений. Накопленный опыт позволяет выделить следующие основные принципы построения САПР.
1.САПР -- человеко-машинная система. Все созданные и создаваемые системы проектирования с помощью ЭВМ являются автоматизированными, важную роль в них играет человек -- инженер, разрабатывающий проект технического средства.
В настоящее время и по крайней мере в ближайшие годы создание систем автоматического проектирования не предвидится, и ничто не угрожает монополии человека при принятии узловых решении в процессе проектирования. Человек в САПР должен решать, во-первых, все задачи, которые не формализованы, во-вторых, задачи, решение которых человек осуществляет на основе своих эвристических способностей более эффективно, чем современная ЭВМ на основе своих вычислительных возможностей. Тесное взаимодействие человека и ЭВМ в процессе проектирования -- один из принципов построения и эксплуатации САПР.
2.САПР -- иерархическая система, реализующая комплексный подход к автоматизации всех уровней проектирования. Иерархия уровней проектирования отражается в структуре специального программного обеспечения САПР в виде иерархии подсистем.
Следует особо подчеркнуть целесообразность обеспечения комплексного характера САПР, так как автоматизация проектирования лишь на одном из уровней оказывается значительно менее эффективной, чем полная автоматизация всех уровней. Иерархическое построение относится не только к специальному программному обеспечению, но и к техническим средствам САПР, разделяемых на центральный вычислительный комплекс и автоматизированные рабочие места проектировщиков.
3.САПР -- совокупность информационно-согласованных подсистем. Этот очень важный принцип должен относиться не только к связям между крупными подсистемами, но и к связям между более мелкими частями подсистем. Информационная согласованность означает, что все или большинство возможных последовательностей задач проектирования обслуживаются информационно согласованными программами. Две программы являются информационно согласованными, если все те данные, которые представляют собой объект переработки в обеих программах, входят в числовые массивы, не требующие изменений при переходе от одной программы к другой. Так, информационные связи могут проявляться в том, что результаты решения одной задачи будут исходными данными для другой задачи. Если для согласования программ требуется существенная переработка общего массива с участием человека, который добавляет недостающие параметры, вручную перекомпоновывает массив или изменяет числовые значения отдельных параметров, то программы информационно не согласованы. Ручная перекомпоновка массива ведет к существенным временным задержкам, росту числа ошибок и поэтому уменьшает спрос на услуги САПР. Информационная несогласованность превращает САПР в совокупность автономных программ, при этом из-за неучета в подсистемах многих факторов, оцениваемых в других подсистемах, снижается качество проектных решений.
4.САПР -- открытая и развивающаяся система. Существует, по крайней мере, две веские причины, по которым САПР должна быть изменяющейся во времени системой. Во-первых, разработка столь сложного объекта, как САПР, занимает продолжительное время, и экономически выгодно вводить в эксплуатацию части системы по мере их готовности. Введенный в эксплуатацию базовый вариант системы в дальнейшем расширяется. Во-вторых, постоянный прогресс техники, проектируемых объектов, вычислительной техники и вычислительной математики приводит к появлению новых, более совершенных математических моделей и программ, которые должны заменять старые, менее удачные аналоги. Поэтому САПР должна быть открытой системой, т. е. обладать свойством удобства использования новых методов и средств.
5.САПР -- специализированная система с максимальным использованием унифицированных модулей. Требования высокой эффективности и универсальности, как правило, противоречивы. Применительно к САПР это положение сохраняет свою силу. Высокой эффективности САПР, выражаемой прежде всего малыми временными и материальными затратами при решении проектных задач, добиваются за счет специализации систем. Очевидно, что при этом растет число различных САПР. Чтобы снизить расходы на разработку многих специализированных САПР, целесообразно строить их на основе максимального использования унифицированных составных частей. Необходимым условием унификации является поиск общих черт и положений в моделировании, анализе и синтезе разнородных технических объектов. Безусловно, может быть сформулирован и ряд других принципов, что подчеркивает многосторонность и сложность проблемы САПР.
1.2 Системный подход к проектированию
Основные идеи и принципы проектирования сложных систем выражены в системном подходе. Для специалиста в области системотехники они являются очевидными и естественными, однако, их соблюдение и реализация зачастую сопряжены с определенными трудностями, обусловливаемыми особенностями проектирования. Как и большинство взрослых образованных людей, правильно использующих родной язык без привлечения правил грамматики, инженеры используют системный подход без обращения к пособиям по системному анализу. Однако интуитивный подход без применения правил системного анализа может оказаться недостаточным для решения все более усложняющихся задач инженерной деятельности.
Основной общий принцип системного подхода заключается в рассмотрении частей явления или сложной системы с учетом их взаимодействия. Системный подход выявляет структуру системы ее внутренние и внешние связи.
1.3 Структура САПР
Как и любая сложная система, САПР состоит из подсистем. Различают подсистемы проектирующие и обслуживающие.
Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, изготовления конструкторской документации, схемотехнического анализа, трассировки соединений в печатных платах.
Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР. Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными, подсистемы разработки и сопровождения программного обеспечения CASE (Computer Aided Software Engineering), обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР.
1.4 Виды обеспечения САПР
Структурирование САПР по различным аспектам обусловливает появление видов обеспечения САПР. Принято выделять семь видов обеспечения САПР:
· техническое (ТО), включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);
· математическое (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования;
· программное (ПО), представляемое компьютерными программами САПР;
· информационное (ИО), состоящее из базы данных, СУБД, а также включающее другие данные, которые используются при проектировании; отметим, что вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, база данных вместе с СУБД носит название банка данных;
· лингвистическое (ЛО), выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;
· методическое (МетО), включающее различные методики проектирования; иногда к нему относят также математическое обеспечение;
· организационное (ОО), представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, которые регламентируют работу проектного предприятия.
1.5 Разновидности САПР
Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы -- ядра САПР.
По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются следующие группы САПР:
· САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или системами MCAD (Mechanical CAD);
· САПР для радиоэлектроники: системы ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation);
· САПР в области архитектуры и строительства.
Кроме того, известно большое число специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих самостоятельную ветвь классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т. п.
Electronics Workbench - это лидер международного рынка по разработке наиболее широко используемого в мире программного обеспечения для проектированиях схем. Компания обладает более чем 15-ти летним опытом по автоматизация проектирования электронных приборов и устройств и была одним из пионеров компьютерной разработки электроники. В настоящее время оборудование Electronics Workbench используется более чем на 180 тысячах рабочих мест. В комплект продуктов Electronics Workbench входят средства для описания электрических схем, их эмуляции (SPICE, VHDL и patented co-simulation), а также для разработки и автоматической трассировки печатных плат. Пользователи получают по настоящему уникальный продукт, наиболее простые в отрасли средства использования, интегрированные между собой в единое целое. Мастер поддержки и обновлений (SUU - Support and Upgrade Utility) автоматически проверяет наличие и устанавливает по сети необходимые обновления, обеспечивая постоянно самый высокий уровень работы вашего ПО. Продукция Electronics Workbench и National Instruments - это наиболее тесная интеграция между средствами разработки, проверки и тестирования САПР электронных средств, имеющаяся в настоящее время.
Multicap 9 - это наиболее интуитивно понятное и мощное средство описания схем. Новейшие средства Multicap значительно экономят ваше время, они включают в себя безрежимное редактирование, удобное соединение и всестороннюю базу данных, разбитую на логические части прямо на вашем рабочем столе. Эти средства позволяются вам программно описать схему практически сразу после того, как у вас появилось ее общее представление. Одинаковые последовательности действий выполняются автоматически, не отнимаю время от создания, проверки и совершенствования схемы, благодаря этому на выходе получаются идеальные продукты с минимальным временем разработки.
Рисунок 1 - Взаимосвязь программного обеспечения Electronics Workbench
Multisim - это единственный в мире интерактивный эмулятор схем, он позволяет вам создавать лучшие продукты за минимальное время. Multisim включает в себя версию Multicap, что делает его идеальным средством для программного описания и немедленного последующего тестирования схем. Multisim 9 также поддерживает взаимодействие с LabVIEW и SignalExpress производства National Instruments для тесной интеграции средств разработки и тестирования.
Преимущества интегрированного описания и эмуляции Multisim - это уникальная возможность разработки схемы и ее тестирования/эмуляции из одной среды разработки. У такого подхода есть множество преимуществ. Новичкам в Multisim не нужно беспокоиться о сложном синтаксисе SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis - программа эмуляции со встроенным обработчиком схем) и его командах, а у продвинутых пользователей есть возможность настройки всех параметров SPICE. Благодаря Multisim описание схемы стало как никогда простым и интуитивно понятным. Представление в виде электронной таблицы позволяет одновременно изменять характеристики любого количества элементов: от схемы печатной платы до модели SPICE. Безрежимное редактирование - это наиболее эффективный способ размещения и соединения компонентов.
Работать с аналоговыми и цифровыми составными элементами интуитивно просто и понятно. Кроме традиционного анализа SPICE, Multisim позволят пользователям подключать к схеме виртуальные приборы. Концепция виртуальных инструментов - это простой и быстрый способ увидеть результат с помощью имитации реальных событий. Также в Multisim есть специальные компоненты под названием "интерактивные элементы" (interactive parts), вы можете изменять их во время эмуляции. К интерактивным элементам относятся переключатели, потенциометры, малейшие изменения элемента сразу отражаются в имитации. При необходимости более сложного анализа Multisim предлагает более 15 различных функций анализа. Некоторые примеры включают использование переменного тока, монте-карло, анализ наиболее неблагоприятных условий и Фурье. В Multisim входит Grapher - мощное средство просмотра и анализа данных эмуляции. Функции описания и тестирования схемы, представленные в Multisim помогут любому разработчику схем, сэкономят его время и спасут от ошибок на всем пути разработки схемы.
Micro-Cap -- это универсальная программа схемотехнического анализа, предназначенная для решения широкого круга задач. Характерной особенностью этой программы, впрочем, как и всего семейства Micro-Cap, является наличие удобного и дружественного графического интерфейса, что делает его особенно привлекательным для непрофессиональной аудитории. Несмотря на достаточно скромные требования к программно-аппаратным средствам ПК (процессор не ниже Pentium II, ОС Windows 95/98/МЕ или Windows NT4/2000/XP, память не менее 64 Мб, монитор не хуже SVGA), его возможности достаточно велики. С его помощью можно анализировать не только аналоговые, но и цифровые схемы. Возможно также смешанное моделирование аналого-цифровых электронных устройств, а также синтез фильтров.
Начать работать в Micro-Cap можно даже без глубокого освоения программы. Достаточно ознакомиться со встроенным демонстрационным роликом и посмотреть базовые примеры (их в комплекте около 300). Опытные пользователи, используя обширную библиотеку компонентов и собственные макромодели, могут анализировать сложные электронные системы. Грамотное использование упрощенных допущений позволяет проводить расчеты режимов работы сложных устройств с достаточно высокой степенью точности.
Micro-Cap 9, 10 отличаются от младших представителей своего семейства более совершенными моделями электронных компонентов и алгоритмами расчетов. По возможностям схемотехнического моделирования он находится на одном уровне с интегрированными пакетами ORCAD и PCAD2002 -- достаточно сложными з осзоении средствами анализа и проектирования электронных устройств, подразумевающими в первую очередь профессиональное использование. Полная совместимость со SPICE-моделями и SPICE-схемами в сочетании с развитыми возможностями конвертирования позволяет использовать в Micro-Cap все разработки и модели, предназначенные для этих пакетов, а полученные навыки моделирования позволят в случае необходимости быстро освоить профессиональные пакеты моделирования.
Micro-Cap 9, 10 предоставляют обширные возможности для анализа силовых преобразовательных устройств. Программа имеет настройки, включение которых оптимизирует алгоритмы для расчета силовых схем, библиотека компонентов содержит большое число обобщенных ШИМ-контроллеров и непрерывных моделей основных типов преобразователей напряжения для анализа устойчивости стабилизированных источников питания на их основе.
Перечисленные достоинства делают программу Micro-Cap весьма привлекательной для моделирования электронных устройств средней степени сложности. Удобство в работе, нетребовательность к ресурсам компьютера и возможность анализировать электронные устройства с достаточно большим количеством компонентов позволяют успешно использовать ее как радиолюбителям и студентам, так и инженерам-разработчикам. Кроме того, программы семейства Micro-Cap активно используются в научно-исследовательской деятельности.
Первые версии Micro-Cap, действительно, были достаточно примитивными и малопригодными для решения реальных инженерных задач схемотехнического проектирования. Они позволяли рассчитывать лишь простые аналоговые схемы. Для расчета цифровых устройств использовалась другая программа той же фирмы - MicroLogic (позднее она была интегрирована в Micro-Cap). Но даже этого вполне хватало для обучения студентов основам электроники.
Особо хочется отметить интерфейс программы. Разработчики очень серьезно подходят к этому вопросу, начиная с младших версий. Достаточно сказать, что еще до повсеместного распространения Windows, версия Micro- Cap IV, выпущенная в 1992 году, уже имела очень удобный оконный графический интерфейс, который был совсем не характерен для программ того времени. Этот интерфейс позволял под DOS получать практически все удобства, которые имеют в настоящее время пользователи Windows.
Использование программы Micro-Cap позволяет не только изучать работу электронных схем, но и приобретать навыки наладки электронных устройств. Основные приемы получения рабочей модели ничем не отличаются от методик введения в рабочий режим реальных электронных устройств. Именно эти свойства и позволяют рекомендовать его в первую очередь студентам и радиолюбителям.
автоматизированный программа радиоэлектронный частотный
2. Схемотехническое моделирование РЭС
2.1 Описание процесса подготовки РЭС к моделированию
Схема электрическая принципиальная моделируемого РЭС представлена на рисунке.
Данное РЭС представляет избирательный усилитель (усилитель звуковой частоты). Моделирование производилось в программе Micro-Cap 9, SPICE-подобной программе для аналогового и цифрового моделирования электрических и электронных цепей с интегрированным визуальным редактором.
Для моделирования РЭС мною были сделаны следующие действия:
1) В качестве источника входного сигнала был использован генератор синусоидального напряжения с амплитудой напряжения 0,5 В и частотой колебаний 5 кГц;
2) Оконечное устройство было представлено нагрузочным резистором величиной 4 Ома, что эквивалентно величине оконечных устройств подобных усилителей, таких как динамик колонки;
3) В библиотеке программы Micro-Cap не оказалось операционного усилителя К140УД8. Аналогом этого усилителя будем считать операционный усилитель МС1558, наиболее близкий по своим параметрам к К140УД8;
4) Были подобраны аналоги к транзисторам КТ310В, КТ3107В, КТ815В, КТ814В. Пара комплиментарных транзисторов КТ310В - КТ3107В была заменена парой комплиментарных транзисторов bc107BP - bc178AP.
В процессе анализа схемы было выяснено, что в данном РЭС происходит усиление входного сигнала за счет его прохождения через ОУ, подключенного по схеме инвертирующего усилителя. Заключительный каскад состоит из делителя напряжения и двух пар комплиментарных транзисторов, подключенных по схеме с общим коллектором. Необходимость введения пар комплиментарных транзисторов обусловлена недопустимостью искажения входного сигнала, поэтому нам нужно получить одинаковое усиление и положительной, и отрицательной полуволн входного сигнала. Подключение по схеме с общим коллектором позволяет получить усиление по току, а следовательно и по мощности.
2.2 Моделирование статических характеристик
Статическая характеристика РЭС представлена на рисунке.
По графику видно, что входной сигнал усиливается в отрицательной области. Это объясняется тем, что используется подключение ОУ по схеме инвертирующего усилителя.
2.2 Моделирование динамических характеристик
Динамическая характеристика РЭС представлена на рисунке.
По графику видно, что происходит незначительное искажение входного сигнала. Фаза сигнал не изменилась на противоположную, так как использовалось подключение ОУ по схеме неинвертирующего усилителя. Сигнал на выходе представляет собой масштабную копию входного сигнала.
Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что схема усилителя выполняет свою функцию, усиливая входной сигнал и не внося в него искажений.
2.3 Моделирование частотных характеристик
Частотная характеристика усилителя представлена на рисунке.
Из частотных характеристик первого каскада видно, что ОУ обеспечивает усиление сигнала на частотах от 5 Гц. Можно сделать вывод, что полоса пропускаемых усилителем частот примерно равна типовой для усилителя звуковой частоты и лежит в диапазоне от 1 кГц до 30 кГц. Так как использовалось подключение ОУ по схеме инвертирующего усилителя, видим изменение фазы сигнала на противоположную.
Заключение
По итогам выполнения контрольной была достигнуты следующие результаты:
Освоена методики автоматизированного проектирования и схемотехнического моделирования узлов и блоков РЭС с использованием средств САПР.
Изучены возможности современных пакетов прикладных программ САПР РЭС;
Сформирование теоретические знания и практические навыки использования средств САПР при схемотехническом моделировании узлов и блоков РЭС.
Проанализированы основные возможности используемого в контрольной работе пакета схемотехнического моделирования;
Выполнено моделирование статических, динамических и частотных характеристик узлов и блоков РЭС;
Произведена оптимизация параметров и характеристик РЭС.
Достигнув изначально поставленных задач, считаю контрольную работу законченной, а исследованное РЭС пригодным к использованию в практической деятельности.
Список литературы
1. Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-CAP 7. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003. - 368 с., ил.
2. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. - Москва, «Солон», 2003.
3. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8. - М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 464 с. ил.
4. Горбатенко С.А., Горбатенко В.В., Середа Е.Н. Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств: методические указания по курсовому проектированию. Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2012. ? 27 с.
5. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов / О.В. Алексеев, А.А. Головков, И.Ю. Пивоваров и др.; Под ред. О.В. Алексеева. - Рекоменд. МО РФ. - М.: Высш.шк., 2000. - 479 с.
6. Антипенский Р.В. Схемотехническое проектирование и моделирование радиоэлектронных устройств / Р.В. Антипенский, А.Г. Фадин. - М.: Техносфера, 2007. - 127 с.
7. Кардашев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере / Г.А. Кардашев. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003. - 311 с.
8. Петраков О.М. Создание аналоговых PSPICE - моделей радиоэлементов / О.М. Петраков. - М.: РадиоСофт, 2004. - 205 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристика пакетов прикладных программ САПР. Изучение особенностей работы SCADA-систем, которые позволяют значительно ускорить процесс создания ПО верхнего уровня. Анализ инструментальной среды разработки приложений сбора данных и управления Genie.
реферат , добавлен 11.06.2010
Расчет параметров радиоэлектронных средств разных сторон радиоэлектронного конфликта. Достоинства и недостатки тех или иных методов радиоэлектронного подавления и защиты РЭС. Анализ эффективности применения средств помехопостановки и помехозащиты.
курсовая работа , добавлен 19.03.2011
Создание системы защиты речевой информации на объекте информатизации. Пути блокирования акустического, акусто-радиоэлектронного, акустооптического, радиоэлектронного каналов утечки данных. Технические средства защиты информации от подслушивания и записи.
курсовая работа , добавлен 06.08.2013
Обзор схемотехнических решений устройств частотной селекции диапазона сверхвысоких частот. Системы автоматизированного проектирования объемных моделей. Математическая модель конструктивных реализаций частотных фильтров, компьютерное моделирование.
дипломная работа , добавлен 09.07.2012
Расчет коэффициента усиления САУ и свойства внешних статических характеристик. Построение частотных характеристик САУ и характеристических корней. Моделирование переходных характеристик и проверка САУ на устойчивость. Синтез корректирующего устройства.
курсовая работа , добавлен 08.04.2010
Идентификация параметров электромеханической системы. Моделирование нелинейных объектов. Оптимизация параметров пид-регуляторов для объектов управления с нелинейностями с применением пакета прикладных программ Nonlinear Control Design (NCD) Blockset.
лабораторная работа , добавлен 25.05.2010
Характеристики и параметры разрабатываемого усилителя низких частот. Обзор и анализ устройств аналогичного назначения. Разработка функциональной схемы. Расчет входного, промежуточного, выходного каскада, погрешностей. Схемотехническое моделирование.
курсовая работа , добавлен 10.06.2013
Место проблемы надёжности радиоэлектронных систем в теории конструирования. Оценка надежности и показателей безотказности электронного блока радиоэлектронного устройства – усилителя мощности коротковолнового диапазона, общие рекомендации по их повышению.
курсовая работа , добавлен 14.12.2010
Методика проектирования многокаскадного усилителя переменного тока с обратной связью. Расчет статических и динамических параметров усилителя, его моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта MicroCap III, корректировка параметров.
курсовая работа , добавлен 13.06.2010
Определение и моделирование оптимального управления объектом, заданным системой уравнений по квадратичному функционалу качества, по точности, по критерию Красовского и по быстродействию. Результаты работы математических пакетов MathCAD и Matlab.
Учебное пособие разработано для студентов факультета МРМ СибГУТИ, изучающих дисциплину « Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС»
Введение 8
Глава 1. Основные понятия, определения, классификация 9
1.1 Понятия системы, модели и моделирования 9
1.2 Классификация радиотехнических устройств 10
1.3 Основные типы задач в радиотехнике 12
1.4 Развитие понятия модели 14
1.4.2 Моделирование – важнейший этап целенаправленной деятельности 15
1.4.3 Познавательные и прагматические модели 15
1.4.4 Статические и динамические модели 16
1.5 Способы воплощения моделей 17
1.5.1 Абстрактные модели и роль языков 17
1.5.2 Материальные модели и виды подобия 17
1.5.3 Условия реализации свойств моделей 18
1.6 Соответствие между моделью и действительностью в аспекте различия 19
1.6.1 Конечность моделей 19
1.6.2 Упрощенность моделей 19
1.6.3 Приближенность моделей 20
1.7 Соответствие между моделью и действительностью в аспекте сходство 21
1.7.1 Истинность моделей 21
1.7.2 О сочетании истинного и ложного в модели 21
1.7.3 Сложности алгоритмизации моделирования 22
1.8 Основные типы моделей 23
1.8.1 Понятие проблемной ситуации при создании системы 23
1.8.2 Основные типы формальных моделей 24
1.8.3 Математическое представление модели «черного ящика» 28
1.9 Взаимосвязи моделирования и проектирования 32
1.10 Точность моделирования 33
Глава 2. Классификация методов моделирования 37
2.1 Реальное моделирование 37
2.2 Мысленное моделирование 38
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 40
3.1 Этапы создания математических моделей 43
З.2 Компонентные и топологические уравнения моделируемого объекта 46
3.3 Компонентные и топологические уравнения электрической цепи 46
Глава 4. Особенности компьютерных моделей 50
4.1 Компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент 51
4.2 Программные средства компьютерного моделирования 52
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ РАДИОСИСТЕМЫ КАК ОБЪЕКТА ИЗУЧЕНИЯ МЕТОДАМИ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ЭВМ 57
5.1 Классы радиосистем 57
5.2 Формальное описание радиосистем 58
Глава 6. ПРИМЕНЕНИЕ ПАКЕТА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ MATHCAD ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ 64
6.1 Основные сведения об универсальном математическом пакете программ MathCAD 64
6.2 Основы языка MathCAD 65
6.2.1 Тип входного языкаMathCAD 66
6.2.2 Описание текстового окна MathCAD 67
6.2.3 Курсор ввода 68
6.2.5 Управление элементами интерфейса 70
6.2.6 Выделение областей 71
6.2.7 Изменение масштаба документа 71
6.2.8 Обновление экрана 72
6.3 Основные правила работы в среде «MathCAD» 79
6.3.1 Удаление математических выражений 79
6.3.2 Копирование математических выражений 80
6.3.3 Перенос математических выражений 80
6.3.4 Вписывание в программу текстовых комментариев 80
6.4 Построение графиков 81
6.4.1 Построение графиков в декартовой системе координат 81
6.4.2 Построение графиков в полярной системе координат 83
6.4.3 Изменение формата графиков 85
6.4.4 Правила трассировки графиков 85
6.4.5 Правила просмотра участков двумерных графиков 86
6.5 Правила вычислений в среде «MathCAD» 87
6.6 Анализ линейных устройств 93
6.6.1 Передаточная функция, коэффициент передачи, временные и частотные характеристики 94
6.6.2 Коэффициент передачи K(jω) 95
6.6.3 Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) 96
6.6.4 Определение переходной и импульсной характеристик 98
6.7 Методы решения в среде «MathCAD» алгебраических и трансцендентных уравнений и организация вычислений по циклу 101
6.7.1 Определение корней алгеброических уравнений 101
6.7.2 Определение корней трансцендентных уравнений 103
6.7.3 Вычисления по циклу 106
6.8 Обработка данных 108
6.8.1 Кусочно-линейная интерполяция 108
6.8.2 Сплайн-интерполяция 110
6.8.3 Экстраполяция 112
6.9 Символьные вычисления 115
6.10 Оптимизация в расчетах РЭА 124
6.10.1 Стратегии одномерной оптимизации 124
6.10.2 Локальные и глобальные экстремумы 126
6.10.3 Методы включения интервалов неопределенности 127
6.10.4 Критерии оптимизации 135
6.10.6 Пример записи целевой функции при синтезе фильтров 141
6.11 Анимация графического материала в среде MathCAD 148
6.11.1 Подготовка к анимации 149
6.11.2 Пример анимации графика 149
6.11.3 Вызов проигрывателя анимации графиков и видео файлов 151
6.12 Установка связи MathCAD с другими программными средами 153
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьева |
|
|
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ РЭС |
|
|
Программа учебной дисциплины и методические указания к выполнению контрольной работы |
|
|
Для студентов специальности 210201 Проектирование и технология РЭС, обучающихся по образовательным программам с полным и сокращенным сроками обучения |
|
|
Рыбинск 2007 |
|
УДК 621.396.6
Моделирование элементов и узлов РЭС: Программа учебной дисциплины и методические указания к выполнению контрольной работы./Сост. А.В. Печаткин; РГАТА. – Рыбинск, 2007. – 60 с. – (Заочная форма обучения РГАТА).
СОСТАВИТЕЛЬ
кандидат технических наук, доцент А.В. Печаткин
ОБСУЖДЕНО
на заседании кафедры радиоэлектронных и телекоммуникационных систем (РТС)
Зав. РИО М.А. Салкова
Компьютерная верстка – Е.В. Шлеина
Лицензия ИД № 06341 от 26.11.01
Подписано в печать ________
Формат 60´84 1/16 Уч.-изд. л. 4. Тираж ____. Заказ _____
Множительная лаборатория РГАТА 152934, Рыбинск, ул. Пушкина, 53
ã А.В. Печаткин, 2007
ã РГАТА, 2007
Предисловие. 4
1 Основные организационные вопросы.. 4
2.1 Общие положения. 7
2.1.1 Моделирование сигналов. 8
2.1.2 Усилительные устройства. 9
3 Порядок выполнения контрольной работы.. 10
3.1 Оформление контрольной работы.. 12
3.2 Работа с электронными шаблонами и электронными документами. 13
3.2.1 Основные правила работы с электронными шаблонами: 14
3.2.2 Оформление и идентификация электронных документов. 14
4 Краткая теоретическая информация. 15
4.1 Расчет апериодического каскада на биполярном транзисторе. 15
4.1.1 Расчет апериодического каскада на полевом транзисторе. 18
4.1.2 Расчет резонансных усилителей с одиночным и связанными колебательными контурами. 20
Приложение А.. 25
Приложение Б. 26
Приложение В.. 27
Приложение Г. 30
Приложение Д.. 32
Приложение Е. 33
Приложение Ж.. 35
Приложение И.. 36
Приложение К.. 37
Приложение Л.. 48
Предисловие
Дисциплина «Моделирование элементов и узлов РЭС» относится к циклу общих математических и естественнонаучных дисциплин специальности 210201 «Проектирование и технология РЭС» и является одной из дисциплин, направленных на освоение информационных технологий поддержки сквозного проектирования электронной. Изложенные в настоящем пособии программа дисциплины и предъявляемые требования к выполнению контрольной работы полностью соответствуют Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования и требованиям к специальности 210101 «Проектирование и технология РЭС».
