ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО КУЛЬТУРЕ И КИНЕМАТОГРАФИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»

А.В. Кривошейкин, л.Х. Нурмухамедов основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств

Учебное пособие

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2005

УДК 621.396.6 : 681.3.001.2

Кривошейкин А.В., Нурмухамедов Л.Х. Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств: Учебное пособие.- СПб.: СПбГУКиТ, 2005. -116с.

Isbn 5-94760-058-7

Рассмотрены методы проектирования и моделирования радиоэлектронных средств (РЭС) и их компьютерная реализация на основе современных пакетов программ схемотехнического моделирования. Сформулированы цели и задачи проектирования и моделирования, рассмотрены параметры РЭС и их описание средствами пакетов программ. Изложение материала базируется на методах анализа линейных и нелинейных устройств, методах статистического и спектрального анализа, методах расчёта шумов, методах синтеза фильтров и принципах параметрической оптимизации.

Учебное пособие разработано на основе Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654200 «Радиотехника» (специальность 201400 – Аудиовизуальная техника) и бакалавра техники и технологии по направлению 552500 «Радиотехника».

Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств» и может быть полезно студентам старших курсов и инженерам радиотехнических специальностей.

Рецензент – зав. кафедрой видеотехники, проф. К.Ф. Гласман.

Рекомендовано к изданию в качестве учебного пособия методическим советом ФАВТ. Протокол № от __.___.06 г.

Редактор О.А. Оськова

Подписано в печать _._.06 г. Формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Объём _ п.л. Уч.-изд. л. _.

Тираж __экз. Заказ

Редакционно-издательский отдел СПбГУКиТ.

192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.

Подразделение оперативной полиграфии СПбГУКиТ.

192102. Санкт-Петербург, ул. Бухарестская, 22.

 СПбГУКиТ, 2005

 Кривошейкин А.В.,

Нурмухамедов Л.Х., 2006.

Список принятых сокращений

АЧХ - Амплитудно-частотная характеристика

ИС - Интегральная схема

НИР - Научно-исследовательская работа

ОКР – Опытно-конструкторская работа

ОУ - Операционный усилитель

ПК – Персональный компьютер

ПП – Печатная плата

РЭС - Радиоэлектронные средства

СПМ - Спектральная плотность мощности

ТЗ – Техническое задание

ТК - Температурный коэффициент

ТУ - Технические условия

ФЧХ – Фазо-частотная характеристика

AC (Alternative Current), АС Analysis – Частотный анализ

DC (Direct Current), DC Analysis – Анализ по постоянному току

MC7 - Пакет программ схемотехнического моделирования MicroCap 7

Transient, Transient Analysis - Временной анализ

1. Цели и задачи компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств

1. Этапы и способы проектирования

Задачей компьютерного проектирования является проведение имитационного моделирования радиоэлектронных средств (РЭС) на базе систем компьютерного анализа РЭС с целью:

• исключения ошибок проектирования;

• сокращения затрат на конструирование РЭС;

• повышения эксплуатационной надёжности РЭС.

Можно выделить три основных этапа проектирования РЭС - этап проведения научно-исследовательской работы (НИР), этап проведения опытно-конструкторской разработки (ОКР) и этап освоения РЭС в производстве.

На этапе НИР проводятся расчёты структурной, функциональной и принципиальной электрических схем и выпускается эскизная документация. По результатам расчётов изготавливается макетный образец РЭС, производится измерение всех его характеристик и их проверка на соответствие требованиям технического задания.

В основе теоретических расчётов лежат идеальные модели как самого РЭС, так и входящих в него компонентов. Поэтому параметры макетного образца отличаются от расчётных значений, и требуется доработка макетного образца, вплоть до изготовления нескольких вариантов таких образцов. Однако удовлетворительный результат, полученный после доработки макетного образца, не гарантирует того, что при серийном производстве РЭС их параметры будут удовлетворять заданным требованиям. Вероятностный характер как параметров компонентов, так и производственного процесса изготовления РЭС, приводит к отклонению параметров РЭС в процессе производства от полученных на этапе НИР.

Поэтому одной из задач этапа ОКР является обеспечение выполнимости требований технического задания в условиях массового производства. С этой целью производится разработка опытно-конструкторской документации и изготовление по этой документации опытной партии образцов. Для получения достоверного результата в соответствии с выводами теории надёжности объём опытной партии лежит в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен образцов. Изготовленная опытная партия подвергается испытаниям для проверки на соответствие параметров требованиям технического задания. При несоответствии требованиям повторяется итерационный процесс, вплоть до повторного изготовления опытной партии.

На этапе освоения в производстве изготавливается технологическая оснастка и с её помощью производится установочная партия того же объёма, что и опытная. Итерационный процесс повторяется, пока не будут выполнены требования технического задания. По результатам этого этапа изготавливается рабочая конструкторская документация и начинается серийное производство данного РЭС.

Очевидно, что процесс проектирования является трудоёмким и материалоёмким из-за необходимости изготовления большого количества образцов и измерения их параметров на каждом этапе. Эти же причины приводят к значительным срокам разработки и, как следствие, к неконкурентоспособности разрабатываемого РЭС.