Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Методические указания к практическим занятиям

Составитель: к.т.н.. доцент Меркутов А.С.

ВВЕДЕНИЕ

Понятия: электротехника, электроника и схемотехника - неразрывно связаны с уровнем современного и будущего технологического развития, так как являются основой для создания цифровых устройств различного назначения. Успехи в электронике в значительной мере определяют прогресс промышленности и науке. Современная промышленная продукция, производственные линии, станки, бытовая аппаратура – насыщены электроникой. Необходимо отметить, что электротехника, электроника и схемотехника являются основой самой бурно развивающейся области инженерной деятельности в современном мире. Таким образом, формирование знаний у студентов в этой области необходимо для становления их, как специалистов способных решать задачи связанные с проектированием, созданием и эксплуатацией цифровой техники. В рамках дисциплины студенты должны освоить базовые цифровые и аналоговые компоненты и структуры электронных систем обработки информации, являющиеся основой для создания разнообразной аппаратуры, как в области вычислительной техники, так и в смежных областях: цифровой автоматике, измерительной технике, телекоммуникациях. Дисциплина предназначена для выработки у студентов навыков практического применения интегральных схем, умения выбирать интегральные схемы по различным критериям, формирования практических навыков в применения справочников и разработки структурных электрических, функциональных электрических и принципиальных электрических схем цифровых устройств по техническому заданию.

Практическое занятие №1

Принципы моделирования в сапр ads

Цель практического занятия – приобретение практических навыков работы в системе ADS, освоение главного меню, меню схемного редактора и приложения вывода результатов моделирования. Ниже приводится последовательность основных команд, ориентированных на сеанс работы с программным обеспечением данной САПР, которые студенты освоить в ходе практического занятия на предложенной тестовой аналоговой или цифровой схеме. По результатам выполнения работы каждый студент должен продемонстрировать представление схемы и результаты ее моделирования.

1. Запустить программу Advanced Design System. Сгенерируется окно главного меню.

2. Установить режим работы системы - аналоговый, если это не­обходимо, выполнив команду Optiotis> Advanced Design System Setup>Analog RF Only. Для режима моделирования цифровых схем необходимо выполнить установку параметра Digital only. Выйти из программы и снова ее запустить.

1. Создать новый проект - команда File>New Project.

3. Присвоить имя новому проекту и открыть его. К имени авто­матически присоединяются символы _prj.

4. Открыть окно схемного редактора командой File>New Sche­matic.

5. Сформировать схемный проект.

6. Сохранить содержимое окна схемного редактора. Файл получа­ет расширение *.dsn и размещается в подкаталоге network.

7. Результаты моделирования (графики, таблицы и т.п.) сохра­нить в файле с расширением *.dds.

Практическое занятие №2 Анализ по постоянному и переменному току

Цель практического занятия – приобретение практических навыков подготовки проектов в системе ADS для решения задач анализа по постоянному и переменному току, освоение режима многовариантного анализа и постпроцессорной обработки результатов моделирования. Каждому студенту необходимо отработать вопросы решения задач схемотехнического моделирования, описанных ниже.

Пример схемы с результатами расчета статического режима приведен на рис. 1.

Рис. 1. Пример задания для расчета схемы в статическом режиме

Результаты моделирования статического режима в редакторе результатов приведены на рис. 2.

Рис. 2. Результаты анализа по постоянному току

в редакторе результатов

Малосигнальный анализ

Анализ по переменному току (AC) позволяет получить малосигнальные передаточные характеристики, такие как коэффициенты передачи по напряжению, по току, шумовые напряжения и токи. На вход схемы подается гармоническое колебание, схема работает в линейном режиме.

Состав проекта

	Элемент библиотеки (имя библиотеки)
Контроллер метода анализа	AC (Simulation-AC)
Параметры контроллера
Частотный диапазон	Frequency
Анализ шумов	Noise
Источники*	V_AC, I_AC, V_1Tone, I_1Tone (Sources-Freq Domain)
Обязательный параметр источника	Vac (Iac) = 1.0
Контрольные точки	Имена узлов (команда Insert > Wire/Pin Label)

* В схеме может быть несколько источников, входным источником для этого метода анализа будет использоваться источник, в котором значение параметра Vac(Iac) равно 1.0, у всех остальных источников значение этого параметра должно быть равно 0.

Просмотр результатов анализа

Редактор результатов Data Display

Выходные характеристики

Комплексный коэффициент передачи:
Графики: Амплитуда в - дБ, - дБм, - В. Фаза, град. Действительная и мнимая часть, В. Амплитуда шумов, В.	dB, dBm, Magnitude, Phase, Real part, Imaginary part
Таблица: Амплитуда, В/ фаза, град. Амплитуда шумов, В.

На рис. 3 представлен проект для анализа схемы в малосигнальном режиме, на рис. 4 – АЧХ (в дБ) и ФЧХ.

Рис. 3. Пример задания для расчета схемы в малосигнальном режиме

Рис. 4. Результаты моделирования малосигнального режима в редакторе результатов