0

book_cad62.doc- вношу правки корректора! (6.04.04)

book_cad63.doc- внёс все правки корректора ! (7.04.04)

Основы автоматизации проектирования радиоэлектронных устройств

Учебное пособие

Т.Р. Газизов

Томск – 2004

	Газизов Т.Р. Основы автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры–Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2004.– 146 с.: ил.
	В данном учебном пособии рассмотрены основные понятия автоматизированного проектирования. Представлены готовые для программной реализации аналитические и алгоритмические модели для вычисления матриц параметров и временного отклика одиночных и связанных межсоединений. Изложена теория решения изобретательских задач для её использования в структурном синтезе. Пособие предназначено для студентов вузов радиотехнических специальностей.

Рецензент: с.н.с. ФГУП «НПЦ «Полюс»,

доцент каф. КИПР ТУСУР,

к.т.н., В.П. Алексеев

Оглавление

Предисловие 4

1. Основные понятия автоматизированного проектирования 7

1.1. Истоки автоматизированного проектирования 7

1.2. Уровни, аспекты и этапы проектирования 8

1.3. Типовые проектные процедуры 11

1.4. Математические модели 13

2. Основы моделирования межсоединений 16

2.1. Вычисление матриц параметров 18

2.1.1. Выбор методов вычисления 18

2.1.2. Метод аппроксимации данных 21

2.1.3. Вариационный метод 25

2.1.4. Метод моментов 29

2.2. Вычисление временного отклика 36

2.2.1. Аналитическая модель 36

2.2.2. Алгоритмическая модель 37

2.2.3. Отклик связанных межсоединений 40

2.2.4. Сравнение моделей 41

3. Основы автоматизированного структурного синтеза на базе теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) 43

3.1. Введение в ТРИЗ 43

3.1.1. Методы поиска новых решений 43

3.1.2. Технические системы. Основные термины 49

3.1.3. Законы развития технических систем 51

3.2. Инструменты и информационный фонд ТРИЗ 69

3.2.1. Типовые приёмы 69

3.2.2. Вепольный анализ 76

3.2.3. Стандарты 78

3.2.4. Алгоритм решения изобретательских задач 116

3.2.5. Решение исследовательских задач 142

Литература 145

Предисловие

Конкуренция производителей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) требует регулярного и быстрого появления всё более совершенных её моделей с минимальными затратами. Однако выполнение этого требования с ростом сложности РЭА становится невозможным без применения автоматизированного проектирования. Поэтому освоение дисциплины «Основы автоматизированного проектирования РЭА» особенно важно для эффективной работы современного инженера.

К сожалению, ситуация, сложившаяся с системами автоматизированного проектирования (САПР) в нашей стране, несколько противоречива. С одной стороны, как следует из хорошо известных [¹] и более новых [²] отечественных книг, существуют обширные и успешные исследования и наработки наших специалистов в теории и практике создания САПР. С другой стороны, широкое распространение в нашей стране получили только зарубежные САПР.

Причины этой ситуации трудно определить однозначно, и автор не берётся этого делать. Однако опыт знакомства автора с известными исследованиями по САПР позволил выявить следующую их особенность, быть может, отчасти проливающую свет на сложившуюся ситуацию. К сожалению, мало открыто опубликованных работ, в которых полно и понятно представлены математические модели, готовые к непосредственной программной реализации, и это особенно характерно для отечественных публикаций. Таким образом, разработанные модели остаются мало известными, а до программной реализации удобного пользовательского интерфейса разработчики свои модели, как правило, не доводят.

Нельзя не отметить и негативные аспекты использования только зарубежных САПР. Самые свежие версии зарубежных САПР стоят очень дорого и поэтому, как правило, недоступны. Кроме того, отсутствие универсальных САПР часто вынуждает приобретать несколько различных специализированных САПР, что ещё более увеличивает затраты. Что касается широко распространённого использования не лицензированных САПР, то со вступлением России во Всемирную Торговую Организацию оно станет весьма проблематичным. Таким образом, реальным легальным вариантом использования зарубежных САПР остаётся использование только их дешёвых старых версий. Но этот путь гарантирует нашу зависимость и отставание и сильно затрудняет разработку отечественной РЭА, не уступающей современным зарубежным аналогам. Очевидно, что ориентация только на зарубежные САПР имеет серьёзные недостатки. Между тем, разработка и использование отечественных САПР привлекательны следующими преимуществами.

1. Высокий профессиональный уровень и низкая (по сравнению с другими странами) стоимость рабочей силы отечественных специалистов (физиков, математиков, программистов).

2. Эффективные сопровождение, модернизация и даже опережающее (ориентированное на перспективные образцы РЭА) развитие САПР её разработчиками, которые могут быть рядом с её пользователями.

3. Всегда сохраняющаяся возможность вырваться вперёд и опередить зарубежные САПР по определённым характеристикам.

4. Получение дополнительных средств для развития САПР за счёт тиражирования и продаж полной версии САПР и её специализированных версий для использования в целях разработки РЭА и обучения специалистов.

В этой книге сделана попытка учесть отмеченные выше факторы и восполнить некоторые пробелы в освещении вопросов, связанных с автоматизированным проектированием. Конечно, ограниченный объём часов, отведённых на изучение дисциплины, не мог не сказаться на содержании книги и выразился в кратком изложении ряда вопросов. Книга состоит из трёх самостоятельных разделов.

В первом разделе «Основные понятия автоматизированного проектирования» представлен некоторый минимум общих терминов и определений, связанных с автоматизированным проектированием. Этот раздел основан на известной книге [³] и написан очень сжато. Заинтересованный читатель найдёт детальное изложение этих вопросов в указанной книге, а также в упоминавшихся книгах [Error: Reference source not found, Error: Reference source not found].

Второй раздел «Основы моделирования межсоединений» посвящён детальному знакомству с конкретными видами математических моделей для анализа электрических цепей, о которых лишь упоминалось в предыдущем разделе. Однако здесь рассматриваются не цепи с сосредоточенными параметрами (подходы к моделированию которых отчасти известны из курса «Основы теории цепей»), а цепи с распределёнными параметрами, на примере межсоединений, весьма актуальном для создания помехозащищённой, быстродействующей и компактной РЭА. Особенность раздела заключается в том, что в нём представлены аналитические и алгоритмические модели для вычисления матриц параметров и временного отклика одиночных и связанных межсоединений. Несмотря на то, что раздел написан по материалам двух диссертационных работ [⁴, ⁵], автор попытался показать (и читатель может сам в этом убедиться), что программная реализация моделей даже весьма сложных межсоединений может быть довольно легко осуществима.

И, наконец, третий раздел «Основы автоматизированного структурного синтеза на базе теории решения изобретательских задач (ТРИЗ)» посвящён вопросу автоматизированного синтеза, причём не параметрического синтеза, а гораздо более сложного, структурного синтеза, очень редко затрагиваемого в книгах по САПР. Цель этого раздела – кратко представить основы теории решения изобретательских задач, созданной в нашей стране, но мало известной широкому кругу специалистов, которые, в большинстве своём, продолжают пользоваться затратным методом проб и ошибок вместо эффективнейшего поиска новых идей и методов, структур и конструкций с помощью ТРИЗ. Раздел написан по материалам книги [⁶]. Дополнительная информация по ТРИЗ, в частности бесплатный электронный учебник, есть на сайте www.altshuller.ru.