- •Кафедра электронных приборов (ЭП)
- •Ю.Р. Саликаев
- •Математические модели и САПР элеКТрОнныХ приборов и устройств
- •содержание
- •1. Введение
- •1.1. Цель и предмет автоматизации проектирования (АП)
- •1.2. История развития САПР
- •1.3. Основные особенности построения САПР
- •1.4. Аспекты и иерархические уровни проектирования
- •2. Процесс проектирования
- •2.1. Стадии и этапы проектирования
- •2.2. Принципы итерационности проектирования, совместимости, типизации и развития
- •2.3. Нисходящее и восходящее проектирование
- •2.4. Внешнее и внутреннее проектирование
- •2.5. Типовые маршруты и процедуры проектирования
- •2.6. Подходы к верификации
- •2.7. Классификация проектных процедур
- •2.8. Принципы построения маршрутов проектирования
- •2.9. Примеры маршрутов проектирования
- •2.10. Режимы проектирования в САПР
- •3. КЛАССИФИКАЦИЯ САПР
- •Таблица 1.1
- •Классификационные группировки САПР по типу объекта
- •Наименование
- •Таблица 1.2
- •Классификационные группировки САПР по разновидности
- •Наименование
- •Таблица 1.3
- •Классификационные группировки САПР по сложности объекта
- •Наименование
- •Число составных частей
- •Таблица 1.4
- •Классификационные группировки САПР по уровню автоматизации
- •Наименование
- •Таблица 1.5
- •Классификационные группировки САПР по комплексности
- •Наименование
- •Таблица 1.6
- •Классификационные группировки САПР по характеру
- •Наименование
- •Таблица 1.7
- •Классификационные группировки САПР по количеству выпускаемых
- •Наименование
- •Таблица 1.8
- •Классификационные группировки САПР по числу уровней
- •Наименование
- •Рис. 2. Классификация группы САПР
- •Виды обеспечений
- •Подсистема «А»
- •Подсистема «Б»
- •Подсистема «Н»
- •3.1. Состав и структура САПР
- •3.2. Математическое обеспечение (МО) САПР
- •3.3. Техническое обеспечение (ТО) САПР
- •3.3.1. Состав ТС САПР
- •3.3.2. Уровни ТО САПР
- •3.4. Программное обеспечение (ПО) САПР
- •3.4.1. Свойства ПО САПР
- •3.4.2. Структура ПО САПР
- •Рис. 4. Структура общесистемного ПО САПР
- •3.4.3. Подходы к созданию общесистемного ПО
- •3.4.4. Специализированное ПО САПР. Частота использования программ
- •3.4.5. Показатели качества программ проектирования
- •3.4.6. Пакеты прикладных программ (ППП), программные системы и комплексы
- •3.4.7. Основные принципы проектирования ПО САПР
- •3.5. Лингвистическое обеспечение САПР
- •3.5.1. Языки программирования
- •3.5.2. Языки проектирования
- •3.5.3. Языковые процессоры
- •3.5.4. Структура трансляторов
- •3.6. Информационное обеспечение САПР
- •3.6.1. Состав ИФ
- •3.6.2. Способы ведения ИФ
- •3.6.3. Базы знаний (БЗ)
- •3.7. Методическое обеспечение САПР
- •3.8. Организационное обеспечение САПР
- •4.1. Требования к математическим моделям
- •4.2. Классификация ММ
- •Структурные, функциональные
- •4.2.1. Функциональные ММ. Непрерывные ММ
- •4.2.2. Дискретные математические модели
- •4.2.3. Методика получения ММ элементов
- •4.3. Многовариантный анализ
- •5.1. Формы представления моделей элементов схем
- •5.2. Математические модели компонентов базовых эквивалентных схем
- •5.3. Понятие о многополюсниках
- •5.4. Зависимые источники
- •В матричной форме уравнения имеют вид
- •Далее рассмотрим два важных вопроса, касающихся преобразования моделей электрических схем.
- •5.5. Преобразования Тевенина и Нортона
- •5.6. Нормирование элементов схемы
- •5.7. Формирование уравнений на основе метода узловых потенциалов
- •5.8. Модели компонентов электронных схем
- •5.8.1. Подходы к синтезу моделей
- •5.8.2. Модель диода с барьером Шоттки
- •5.8.3. Модель диода на p-n-переходе
- •5.8.4. Модель диода для приращений
- •Рис. 22. Модель диода для приращений
- •5.8.5. Одномерная модель биполярного транзистора
- •5.8.6. Схемные модели биполярного транзистора
- •Рис.24. Инжекционный вариант модели Эберса-Молла
- •Рис. 25. Передаточный вариант модели Эберса-Молла
- •Введя обозначение
- •Рис.26. Нелинейная гибридная П-модель Эберса-Молла
- •Рис. 27. Общая модель Эберса-Молла
- •Рис. 28. Представление уравнения (97) схемой с двумя управляемыми
- •источниками тока
- •5.8.7. Схемные модели полевого транзистора
- •Рис. 31. Модель полевого транзистора с управляющим p-n-переходом
- •Типичные значения ее параметров даны в таблице 5.1.
- •5.9. Макромодели
- •Рис. 35. Макромодель 1-го уровня для ОУ
- •5.9.1. Блочный метод макромоделирования
- •5.9.2. Идентификация параметров моделей элементов электронных схем
- •5.9.3. Макромодель операционного усилителя
- •Оно содержит нелинейный источник тока, управляемый напряжением, благодаря чему максимальный ток через конденсатор не превышает Im . Поэтому скорость изменения напряжения на конденсаторе ограничена:
- •скорости нарастания напряжения
- •6. МО ПРОЦЕДУР СИНТЕЗА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ
- •6.1. Классификация процедур структурного синтеза
- •6.2. Решение задач структурного синтеза. Дедуктивные системы
- •Рис. 42. Пример соответствующих друг другу описаний в задачах
- •6.3. Подходы к постановке задач параметрической оптимизации
- •6.4. Постановка задач оптимизации при внутреннем проектировании
- •Рис. 44. Оптимальное совмещение областей работоспособности
- •6.5. Постановка задач оптимизации при внешнем проектировании
- •6.6. Содержание методов оптимизации в САПР
- •6.7. Методы безусловной оптимизации
- •6.7.1. Методы нулевого порядка
- •Рис. 46. Овражная функция
- •Рис. 47. Траектория поиска по методу конфигураций
- •6.7.2. Методы первого порядка
- •6.8. Методы условной оптимизации
- •Рис. 49. Целевая функция в методе внешней точки
- •6.9. Методы дискретной оптимизации
- •литература
Министерство образования Российской Федерации
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Кафедра электронных приборов (ЭП)
Ю.Р. Саликаев
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И САПР ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ И УСТРОЙСТВ
Учебное пособие
2006
СОДЕРЖАНИЕ |
|
содержание.......................................................................................................................................... |
1 |
1. Введение.......................................................................................................................................... |
2 |
1.1. Цель и предмет автоматизации проектирования (АП).................................... |
2 |
1.2. История развития САПР..................................................................................... |
6 |
1.3. Основные особенности построения САПР....................................................... |
7 |
1.4. Аспекты и иерархические уровни проектирования......................................... |
8 |
2. Процесс проектирования............................................................................................................. |
10 |
2.1. Стадии и этапы проектирования...................................................................... |
10 |
2.2. Принципы итерационности проектирования, |
совместимости, |
типизации и развития........................................................................................ |
11 |
2.3. Нисходящее и восходящее проектирование................................................... |
12 |
2.4. Внешнее и внутреннее проектирование.......................................................... |
13 |
2.5. Типовые маршруты и процедуры проектирования........................................ |
14 |
2.6. Подходы к верификации................................................................................... |
14 |
2.7. Классификация проектных процедур.............................................................. |
16 |
2.8. Принципы построения маршрутов проектирования..................................... |
18 |
2.9. Примеры маршрутов проектирования ........................................................... |
19 |
2.10. Режимы проектирования в САПР.................................................................. |
20 |
3. КЛАССИФИКАЦИЯ САПР........................................................................................................ |
21 |
Классификационные группировки САПР по типу объекта.......................................................... |
21 |
Классификационные группировки САПР по разновидности ...................................................... |
21 |
Классификационные группировки САПР по сложности объекта............................................... |
22 |
Классификационные группировки САПР по уровню автоматизации......................................... |
22 |
Классификационные группировки САПР по комплексности...................................................... |
22 |
Классификационные группировки САПР по характеру .............................................................. |
23 |
Классификационные группировки САПР по количеству выпускаемых..................................... |
23 |
Классификационные группировки САПР по числу уровней....................................................... |
23 |
3.1. Состав и структура САПР................................................................................ |
25 |
3.2. Математическое обеспечение (МО) САПР..................................................... |
26 |
3.3. Техническое обеспечение (ТО) САПР............................................................. |
27 |
3.4. Программное обеспечение (ПО) САПР.......................................................... |
28 |
3.5. Лингвистическое обеспечение САПР.............................................................. |
38 |
3.6. Информационное обеспечение САПР............................................................. |
42 |
3.7. Методическое обеспечение САПР................................................................... |
46 |
3.8. Организационное обеспечение САПР............................................................. |
46 |
4.1. Требования к математическим моделям ........................................................ |
47 |
4.2. Классификация ММ.......................................................................................... |
48 |
4.3. Многовариантный анализ................................................................................. |
59 |
5.1. Формы представления моделей элементов схем............................................ |
66 |
5.2. Математические модели компонентов базовых |
эквивалентных |
схем..................................................................................................................... |
67 |
5.3. Понятие о многополюсниках........................................................................... |
69 |
5.4. Зависимые источники....................................................................................... |
69 |
Далее рассмотрим два важных вопроса, касающихся преобразования моделей
электрических схем........................................................................................... |
|
|
|
71 |
|||
5.5. Преобразования Тевенина и Нортона.............................................................. |
|
|
71 |
||||
5.6. Нормирование элементов схемы...................................................................... |
|
|
72 |
||||
5.7. Формирование уравнений на основе метода узловых |
|
||||||
потенциалов....................................................................................................... |
|
|
|
|
|
73 |
|
5.8. Модели компонентов электронных схем......................................................... |
|
78 |
|||||
Рис. 22. Модель диода для приращений................................................................. |
|
|
86 |
||||
88 |
|
|
|
|
|
|
|
Введя обозначение ................................................................................................... |
|
|
|
|
89 |
||
Рис. 28. Представление уравнения (97) схемой с двумя управляемыми..................................... |
92 |
||||||
источниками тока.............................................................................................................................. |
|
|
|
|
|
92 |
|
Ic |
CЗС.............................................................................................................. |
|
|
|
|
|
96 |
з + |
|
c |
з |
с.......................................................................... |
|
|
96 |
+........................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
96 |
VЗИ gmVЗИ |
gc |
|
CЗИ |
VЗИ |
gmVЗИ gc CСИ........... |
96 |
|
|
|
|
|
|
................................................... |
|
96 |
|
....................................................................................................................... |
|
96 |
и ........................................................................................................... |
и |
|
96 |
96 |
|
|
|
Типичные ........................................значения ее параметров даны в таблице 5.1 |
|
96 |
|
5.9. Макромодели..................................................................................................... |
|
97 |
|
6. МО ПРОЦЕДУР ...........СИНТЕЗА ПРОЕКТНЫХ |
РЕШЕНИЙ |
103 |
|
6.1. Классификация .........................................процедур структурного синтеза |
|
103 |
|
6.2. Решение задач структурного синтеза. Дедуктивные |
системы |
||
........................................................................................................................... |
|
|
105 |
6.3. Подходы к постановке задач параметрической |
|
|
|
оптимизации.................................................................................................... |
|
107 |
|
6.4. Постановка задач оптимизации при внутреннем |
проектировании |
||
........................................................................................................................... |
|
|
109 |
6.5. Постановка . .задач оптимизации при внешнем |
проектировании |
111 |
|
6.6. Содержание .................................................методов оптимизации в САПР |
|
113 |
|
6.7. Методы ................................................................безусловной оптимизации |
|
114 |
|
Рис. 46. Овражная ...........................................................................................................функция |
|
116 |
|
Рис. 47. Траектория ................................................................поиска по методу конфигураций |
|
116 |
|
6.8. Методы .....................................................................условной оптимизации |
|
118 |
|
Рис. 49. Целевая ....................................................................функция в методе внешней точки |
|
119 |
|
6.9. Методы .................................................................дискретной оптимизации |
|
119 |
|