Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции по пакетам прикладных программ - файл Лекция_05.doc


Загрузка...
Лекции по пакетам прикладных программ
скачать (2912.6 kb.)

Доступные файлы (6):

Лекция_01.doc291kb.16.01.2010 13:33скачать
Лекция_02.doc1288kb.16.01.2010 14:30скачать
Лекция_03.doc658kb.16.01.2010 21:21скачать
Лекция_04.doc715kb.17.01.2010 11:29скачать
Лекция_05.doc241kb.17.01.2010 21:26скачать
Лекция_06.doc994kb.18.01.2010 11:39скачать

Лекция_05.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ


ИРКУТСКИЙ ФИЛИАЛ


КАФЕДРА РЭО


ЛЕКЦИЯ № 5


по дисциплине

Проблемно-ориентированные пакеты

прикладных программ в РЭО


для студентов специальности 160905


РАЗДЕЛ 5. Программы сквозного проектирования радиоэлектронных устройств


Иркутск, 2010 г.


Иркутский филиал МГТУ ГА


кафедра_________________РЭО_____________________________________

(наименование кафедры)


УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой


____________________________

(уч. степень, уч. звание, подпись, фамилия)

__ ____ 2010 г.


Лекция № 5


По дисциплине

^ Проблемно-ориентированные пакеты

прикладных программ в РЭО


РАЗДЕЛ 5. Программы сквозного проектирования радиоэлектронных устройств

СОДЕРЖАНИЕ


  1. Программы сквозного проектирования радиоэлектронных устройств и их конструкции: P-CAD, OrCAD, AUTOCAD и др. Особенности и сравнительные характеристики программ.

  2. Работа с программой OrCAD.



ЛИТЕРАТУРА


1. MathCad 2001: специальный справочник. – В. П. Дъяконов – СПб.: Питер, 2002, стр. 25-305.


^ НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ, ПРИЛОЖЕНИЯ, ТСО

1. ПО PowerPoint, проектор мультимедиа, ПЭВМ


Обсуждено на заседании кафедры

«___» ____ ___ 200 г., протокол №__

1. Программы сквозного проектирования радиоэлектронных устройств и их конструкции: P-CAD, OrCAD, AUTOCAD и др. Особенности и сравнительные характеристики программ.

Системы проектирования электронных устройств или другими словами EDA-системы – это программное обеспечение для проектирования электронных устройств, создания микросхем и печатных плат. EDA-системы позволяют создавать принципиальные электрические схемы проектируемых устройств с помощью графического интерфейса, создавать и модифицировать базу радиоэлектронных компонентов, проверять целостность сигналов на схемах. Созданная схема непосредственно или через промежуточный файл связей может быть преобразована в заготовку проектируемой печатной платы. Современные EDA-системы позволяют выполнить автоматическую расстановку элементов, и автоматическую разводку дорожек на чертеже многослойной печатной платы, соединяя тем самым выводы радиоэлектронных компонентов в соответствии с принципиальной схемой. Сильной стороной систем автоматизации проектирования электронных устройств является возможность моделирования разрабатываемого устройства и исследования его работы до того, как оно будет воплощено в аппаратуру.

По данным опроса российских пользователей EDA-систем, который проводился в 2005-2006 годах на форуме electronix.ru, их предпочтения в процентном отношении выглядели следующим образом:



Ниже дана краткая характеристика систем проектирования электронных устройств, которые упомянуты в таблице:

P-CAD – наиболее хорошо известная система проектирования электронных устройств на территории бывшего СССР. Разработана компанией ACCEL Technologies, в настоящее время принадлежит компании Altium (которая ранее носила название Protel).

P-CAD состоит из двух основных модулей – P-CAD Schematic (графический редактор принципиальных электрических схем), ^ P-CAD PCB (графический редактор печатных плат) и ряд вспомогательных программ.

Последняя версия системы – P-CAD 2006 SP2. В 2006 году компания Altium официально заявила о прекращении разработки данного продукта, поддержка P-CAD была прекращена 30 июня 2008 года. Для замены этой системы компания Altium предлагает систему Altium Designer.

^ Accel EDA – разработав в 1996 году версию P-CAD для Windows, компания ACCEL Technologies переименовала систему в Accel EDA. После слияния с компанией Altium в 2000 году, новая версия системы была опять переименована в P-CAD.

^ Protel – еще одна разработка компании Altium. Первая версия вышла в 1998 году. В отличии от остальных EDA-систем, существовавших в то время, Protel использовал архитектуру клиент-сервер что позволяло всем ее модулям функционировать в единой управляющей оболочке Design Explorer. Начиная с версии Protel 2004 система получила Windows-подобный интерфейс. В 2006 был проведён ребрендинг системы и она получил название Altium Designer.

Altium Designer – дальнейшее развитие ^ EDA Protel. Система состоит из двух продуктов, базирующихся на единой интегрированной платформе DXP. Это Altium Designer Custom Board Front-End Design (Проектирование ПЛИС, схемотехническое проектирование и моделирование) и Altium Designer Custom Board Implementation (проектирование печатных плат и ПЛИС). Возможность работы с определенным продуктом зависит от типа приобретённой лицензии.

Библиотеки программы содержат более 90 тысяч готовых компонентов, у многих из которых имеются модели посадочных мест, Spice и IBIS-модели, а также трёхмерные модели. Библиотеку можно дополнять внутренними средствами Altium Designer.

Последняя версия на данный момент – Altium Designer WINTER 09

^ PSpice – программа для моделирования аналоговых схем и цифровой логики. Является адаптацией для ПК программы электронного моделирования SPICE (разработанной для больших компьютеров в университете Беркли еще в конце 60-х годов). PSpice был создан в 1984 году компанией MicroSim. В 1998 MicroSim была поглощена компанией OrCAD и PSpice был включен в состав OrCAD.

^ OrCADEDA-система, разработки одноименной компании. В 1999 году приобретена компанией Cadence Design Systems. Имеет в своем составе следующие модули:

Capture – редактор принципиальных схем,

^ Capture CIS Option – менеджер библиотек Active Parts,

PSpice Analog Didital – пакет аналого-цифрового моделирования,

PSpice Аdvanced Аnalysis – пакет параметрической оптимизации,

PSpice SLPS option – интерфейс связи с пакетом Matlab,

^ PCB Designer – редактор топологий печатных плат,

SPECCTRA for OrCAD – программа автоматической и интерактивной трассировки,

Signal Explorer – модуль анализа целостности сигналов и перекрестных искажений.

В настоящий момент OrCAD включен в состав Cadence Allegro.

^ Cadence Allegro – поддерживающая технологию сквозного проектирования EDA-система от компании Cadence Design Systems.

В состав Cadence Allegro входит:

Allegro PCB Design – ввод схем, редактор топологии, автотрассировщик Specctra.

^ Allegro AMS Simulator – Средство для цифроаналогового моделирования.

Allegro PCB Router – автотрассировщик Specctra.

Allegro PCB SI – система анализа целостности сигнала и взаимовлияния компонентов в плате.

Последняя версия Allegro (16.2, вышла в 2008 году) имеет возможность по созданию и поддержке базы данных доступных интегральных схем. База данных может быть обновлена путём скачивания пакетов у производителей электронных компонентов.

PADS – систем проектирования печатных платах для рабочих групп и индивидуальных рабочих мест инженеров. Содержит все необходимые для работы инструменты, начиная с уровня создания схемы и заканчивая средствами размещения, трассировки, функционального моделирования, анализа целостности сигналов, наводок, электромагнитной совместимости и подготовки производства. Разработчик – компания Mentor Graphics. В настоящее время доступна 9-я версия системы.

^ Expedition Enterprise – еще одна EDA-система от компании Mentor Graphics. В отличие от PADS рассчитана на крупные и средние организации. Сильной стороной этой программы является очень хорошая инфраструктура библиотек, система управления данными, управление частотными и производственными ограничениями. Это позволяет организовывать одновременную работу нескольких рабочих групп над проектом одной печатной платы.


^ 2. Работа с программой OrCAD.

Объединение всемирно известных фирм OrCAD и Cadence Design Systems (1999 г.) способствовало дальнейшему развитию популярной системы проектирования OrCAD и входившей в ее состав программы моделирования PSpice. Система позволяет решать стандартные задачи проектирования, для каждой из которых предлагает набор программных модулей, функциональные возможности и цена которых отвечают потребностям и возможностям широкого круга пользователей.


Создание принципиальных электрических схем

Создаете ли вы блок-схему, проектируете интегральные схемы или разрабатываете схему для комплекта печатных плат, содержащих аналоговые и цифровые блоки, есть смысл воспользоваться популярным графическим редактором OrCAD Capture. Благодаря простоте освоения и использования, а также универсальности ввода схем для всех типов проектов число его зарегистрированных пользователей уже приблизилось к 200 тысячам. Существует и более развитая версия: OrCAD Capture CIS (Component Information System). Программные модули Capture предоставляют вам множество современных инструментов для быстрого выполнения схемотехнической части проекта:

– одна часть проекта может быть задана в виде схемы, а другая описана на языке высокого уровня VHDL;

– при создании проекта в соответствии с его типом автоматически загружаются необходимые библиотеки компонентов. Все библиотеки открыты для пополнения;

– с помощью службы ICA (Internet Component Assistant) пользователи OrCAD Capture CIS получают прямой доступ через Internet к централизованным базам данных ведущих фирм-производителей электронных устройств, где содержится информация о более чем 200 тысячах компонентов;

– возможна индивидуальная и коллективная работа над проектом;

– из оболочки модулей Capture запускаются модули PSpice и PSpice Optimizer, а созданная в Capture информация может быть передана в OrCAD Layout.




Моделирование работы электронных устройств

Для решения задач моделирования Cadence предлагает пакет PSpice – популярное во всем мире средство расчета и моделирования созданных в OrCAD Capture (или других программах) схем электрических устройств. Первая его версия появилась еще в 1985 году. Постоянное развитие PSpice тесно связано с развитием элементной базы и операционных систем, аккумулированием наработок лучших проектировщиков, пополнением библиотек моделей элементов. Достоверность предоставляемых PSpice результатов моделирования проверена тысячами инженеров.

Семейство модулей PSpice в версии OrCAD 9.2 обеспечивает полнофункциональное моделирование электронных устройств и поставляется в следующих версиях:




PSpice – версия, предназначенная для моделирования поведения сложных аналоговых устройств (проектирование высокочастотных систем, разработка устройств малой мощности на базе интегральных схем со сложными внутренними моделями).

PSpice A/D – программа моделирования любой комбинации аналоговых и цифровых устройств, имеющих сигналы разных форм и величины. Благодаря взаимоувязанным встроенным алгоритмам аналогового и цифрового моделирования с циклической обратной связью PSpice A/D автоматически распознаёт и обрабатывает аналого-цифровые и цифро-аналоговые интерфейсы.

PSpice A/D Basics – упрощенная версия пакета PSpice A/D, соответственно и предлагаемая за меньшую цену. Этот инструмент идеален, если вам необходимо осуществлять моделирование несложных аналоговых или аналого-цифровых схем, в том числе схем элементов библиотек. Модуль не налагает никаких ограничений на размер схемы, позволяет моделировать цифровую часть смешанных схем, дает представление об основных методах анализа в системе PSpice.

Модуль PSpice Optimizer работает в сочетании с PSpice или PSpice A/D и позволяет оптимизировать параметры элементов для достижения заданных характеристик смешанных устройств. Осуществляет оптимизацию на основе градиентных методов при наличии линейных и нелинейных ограничений, поддерживает оптимизацию с нелинейными целевыми функциями. Предусмотрена как автоматическая оптимизация, так и интерактивная, с возможностью подстройки к проекту до достижения полного соответствия условиям, заданным пользователем.


Графическое редактирование печатных плат

Семейство программ OrCAD Layout решает комплекс задач для обеспечения коллективной работы над топологией печатных плат для электронных устройств, описание которых было создано в одном из графических редакторов и отмоделировано на программном тренажере PSpice. С помощью OrCAD Layout выполняются, например, следующие операции:

– размещение элементов схемы на печатной плате;

– общая трассировка проводников и (в наиболее критичных местах) устранение взаимовлияния и обеспечение надежности электрических связей;

– настройка и контроль технологических требований и ограничений к элементам, установочным отверстиям, проводникам на печатной плате.




OrCAD Layout Engineer's Edition – графический редактор, предназначенный для просмотра печатных плат перед выдачей задания конструктору.

OrCAD Layout – редактор топологии печатных плат, содержащий сеточный автотpассиpовщик проводников на 16 слоев и средства создания управляющих файлов для фотоплоттеров.

OrCAD Layout Plus – графический редактор печатных плат. В дополнение к возможностям OrCAD Layout имеет средства автоpазмещения компонентов и бессеточный автотpассиpовщик на 16 слоев SmartRoute, использующий методы оптимизации нейронных сетей (раньше в состав OrCAD входил трассировщик MaxRoute фирмы Massteck).


Изготовление печатных плат

OrCAD GerbTool – полнофункциональная CAM-программа, которая позволяет просматривать, редактировать, расширять и верифицировать управляющие Gerber-файлы для фотоплоттеров, созданные как в программах семейства OrCAD Layout, так и в других редакторах печатных плат. Программа разработана фирмой WISE Software Solutions специально для OrCAD и является аналогом программы CAM350.


Пример расчета электрической схемы.

Для примера рассмотрим схему следящего аналого-цифрового преобразователя (рис 4.) промоделированного в системе сквозного проектирования электронных устройств OrCAD 9.1.



В качестве входного источника сигнала был выбран источник синусоидального напряжения V1 (постоянная составляющая сигнала 1.25 В, амплитуда 1.1 В, частота 20 Гц), в качестве счетчика D1 взят элемент К155ИЕ7 (четырехразрядный двоичный реверсивный счетчик, содержащий 276 интегральных элемента), в качестве компаратора D2 взят элемент UA741 ( двухполярное питание; при положительной разности напряжения на входах компаратора, на выходе будет напряжение, имеющее потенциал +5 В, в противном случае на выходе будет напряжение, имеющее потенциал -5 В) и для дискретизации выходного аналогового сигнала компаратора используются источники пульсирующего напряжения V2 и V3 с периодом дискретизации 1мс (время импульса 0,5 мс), постоянные составляющие которых +5В и –5В (такое напряжение выбирается с учетом выходного напряжения компаратора) и амплитуда равная1В, находящиеся в противофазе и компараторы D3 и D4 на элементах UA741.

Принцип работы.

В момент начала работы устройства в течении первых 2мс элемент DSTM1 содержит логическую “1”, которая подается на вход установки “0” элемента D1, вследствие чего выходы QA, QB, QC и QD устанавливаются в “0” и с помощью R-2R цепи, которая преобразовывает четырехразрядный двоичный сигнал этих выводов в аналоговое сигнал, подается на вход “-” компаратора D2, который в

свою очередь сравнивает уровень напряжения этого сигнала с синусоидальным сигналом, поданным на вход “+” (элемент V1). В случае когда уровень сигнала от источника V1, подающегося на вход “+” компаратора D2, больше уровня сигнала поданного на вход “-”, на выходе компаратора D2 напряжение +5В и в противном случае на выходе компаратора D2 напряжение -5В. Делитель напряжения состоящий из элементов R9 (1кОм) и R10 (10кОм) используется для того, чтобы снизить выходное напряжение компаратора D2 до уровня +4,375В, что в дальнейшем очень важно, потому, что элемент UA741 при входном напряжении превышающим +5В выходит за рамки работы, предусмотренные производителем. С делителя напряжения сигнал подается на вход “-” компаратора D3, который обеспечивает дискретизацию положительной составляющей входного сигнала и подает его на вход “прямого счета” счетчика D1; и на вход “+” компаратора D4, который обеспечивает дискретизацию отрицательной составляющей входного сигнала и подает его на вход “обратного счета” счетчика D1. Счетчик D1 изменяет свое состояние в момент воздействия переднего фронта сигнала поданного на входы “прямого” и “обратного входов”, при этом хотелось бы отметить одну очень важную особенность – в момент воздействия переднего фронта на какой-нибудь из входов “прямого” или “обратного счета” противоположный должен быть в состоянии логической “1”, в противном случае никаких действий не произойдет.

Ко входам A, B, C, D счетчика D1 подключены элементы, устанавливающие различные логические состояния на эти входы (в данном случае “1”, “0”, “1”, “1” подключены ко входам A, B, C, D соответственно) и ко входу предварительной записи LOAD подключен элемент содержащий логическую “1”, который не предписывает схеме никаких действий, так как это инвертированный вход. Эти включения связаны со спецификой пакета OrCad, т.е. необходимо чтобы эти входы имели определенные логические состояния.



На рис.5 и рис.6 изображены графики входного синусоидального напряжения, его оцифрованного значения, полученного с помощью представленной выше схемы АЦП, цифровые сигналы, которые подаются соответственно на входы “прямого” и “обратного счетов” счетчика D1, полученные в результате моделирования с помощью программы Probe.



Лекцию разработал

Доцент кафедры: к.т.н.

________________________________

(подпись, фамилия)


^ МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ОБСУЖДЕНА НА ЗАСЕДАНИИ КАФЕДРЫ АРЭО

Протокол № ___ от « ___ » __________ 200_ г.


Скачать файл (2912.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru