МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ЕОМ
7. 09. 1501 Комп´ютернi системи та мережi
2009
ЗМІСТ
Вступ
Огляд сучасних САПР
Вступ
При розглядi САПР необхiдно врахувати поставлену задачу i в зв’язку з її вимогами обирати найбiльш пiдходящу САПР. В роботi описується PCAD2009 для трасування не дуже складних цифрових вузлiв, а також даний короткий огляд САПР якi iснують на сьогоднiшнiй день.
Огляд систем автоматичногопроектування
Research, у якiй ранiш були iнтерфейси лише зi схемними редакторами OrCAD Capture 7. 0, OrCAD Express/Capture 7. 1, ViewLOGIC ViewDraw i Protel EDA Client. У результатi програма Dr. Spice 2009 A/D 8. 2 iз системою ACCEL EDA 13. 0 утворили наскрiзну систему проектування електронних пристроїв, що включає графiчне введення i моделювання схем, розробку друкованих плат i випуск технiчної документацiї для їхнього виготовлення Цю систему доцiльно доповнити програмою авторозмiщення й автотрасування SPECCTRA 7. 1 фiрми Cadence, що забезпечує в даний час кращi результати на платформi IBM PC.
Обмiн даними мiж програмою Dr. Spice i ACCEL Schematic органiзований у такий спосiб. Спочатку в програмi Dr. Spice по командi Commands-Preferences вибирається iм'я графiчного редактора схем ACCEL Schematic. Потiм за допомогою ACCEL Schematic створюється схема моделюємопристрою, куди за допомогою спецiальних символiв CARD уводяться параметри всiх компонентiв i директиви завдання на моделювання (останнє робити необов'язково, але тодi при кожнiй змiнi схеми цi директиви потрiбно вручну дописувати в текстовий файл завдання). По командi Utils-Generate Netlist створюється опис схеми у форматi PSpice. На цьомуконфiгурування програм закiнчується. Тепер досить у програмi Dr. Spice по командi File-Open-Design Files указати iм'я файлу схеми, як завантажиться графiчний редактор ACCEL Schematic i в схему можна буде внести доповнення i змiни. По завершеннi Utils-Generate Netlist керування повертається в Dr. Spice i по командi Simulation виконується моделювання. Для побудови графiкiв вузлових потенцiалiв i струмiвгалузей їхнi iмена вибираються зi списку перемiнних або потрiбний вузол або компонент указується на схемi курсором (для цього виконується команда Commands-Cross Probing).
рокiв в Унiверситетi Беркли (Калiфорнiя). На їхнiй основi створений ряд комерцiйних програм для ПК: HSPICE (фiрма MetaSoftware), PSpice (MicroSim), ISSPICE (Intusoft), Micro-Cap V (Spectrum Software), Analog Workbench (Cadence), Saber (Analogy), Dr. Spice i ViewSpice (Deutsch Research). Всi останнi версiї цих програм доповненi можливостями моделювання змiшаних аналого-цифрових пристроїв.
Засновник фiрми Deutsch Research ДжеффриДойч (Jeffrey T. Deutsch) у свiй час брав участь у розробцi SPICE. Модифiкацiї, внесенiїм у Dr. Spice, дозволили полiпшити збiжнiсть алгоритмiв розрахунку режиму нелiнiйних схем по постiйному струмовi i збiльшити швидкiсть розрахунку перехiдних процесiв (як затверджує фiрма, у порiвняннi з PSpice приблизно в 1,5 рази). При розрахунку перехiдних процесiв користувач може вибрати метод iнтегрування: за замовчуванням застосовується стандартний метод трапецiй, а при включеннi опцiї METHOD=Gear використовується метод Гира, характеризується пiдвищеним ступенем збiжностi (за рахунок збiльшення часу обчислень). При включеннi в завдання на моделювання опцiї CHECKPOWER=On розраховуються миттєвi потужностi, що розсiюються на компонентах, що порiвнюютьсяз гранично припустимими значеннями (вони задаються за допомогою параметрiв POWER, що включаються в математичнi моделi).
Моделi аналогових компонентiв виконанi в стандартi SPICE, що дозволяє обмiнюватися бiблiотеками математичних моделей з аналогiчними програмами. Тут, щоправда, є одне виключення: для феромагнiтних матерiалiв використовується модель Джона Чена (John Chan), бiльш точна, чимзухвала багато дорiкань модельДжилса -- Атертона (Jiles i Atherton), застосовувана в програмi PSpice. Що стосується моделей типових цифрових компонентiв (вентилiв, тригерiв, лiчильникiв, ПЗУ й iн.), те вони простiше, нiж у PSpice: враховуються тiльки затримки поширення сигналiв i не приймаються в увагу вхiднi i вихiднi опори.
У програмi Dr. Spice виконується стандартний аналiз характеристик: розраховуються режими нелiнiйних ланцюгiв по постiйному струмовi, перехiднi процеси, спектри сигналу, частотнi характеристики i спектральнi щiльностi шуму лiнiаризованих ланцюгiв. Проводиться статистичний аналiз впливу розкиду параметрiв компонентiв по методовi Монте-Карло i рiзноманiтний аналiз при варiацiї температури або одного з параметрiв компонентiв схеми або їхнiх моделей. Передбачено електронну обробку графiкiв результатiв моделювання, однак тут можливостей трохи менше, нiж у програмi Probe системи DesignLab.
У цiлому однозначно вiддати перевагу однiєї iз систем проектування досить важко: усi вони мають свої сильнi i слабкi сторони (наприклад, програма Micro-Cap V, версiя 2. 0 дозволяє одночасно варiювати до десятьох параметрiв i будувати тривимiрнi графiки). З власного досвiду можу сказати, що систему DesignLab 8. 0, що включає в себе схемний редактор, програму моделювання PSpice, графiчний редактор друкованих плат MicroSim PCBoards, програму SPECCTRA i ряд допомiжних програм (синтез аналогових фiльтрiв i пристроїв програмувальної логiки, оптимiзатор параметрiв, розрахунок параметрiв моделей по паспортне даним, моделювання з облiком паразитних параметрiв друкованих плат), доцiльно використовувати у випадках, коли основнi проблеми зв'язанi зiсхемотехнiчним проектуванням. Тодi можна упокоритися з недосконалiстю графiчного редактора друкованих плат MicroSim PCBoards i використовувати його в основному для переносу схеми на плату, а розмiщення компонентiв i трасування провiдникiв виконувати за допомогою програми SPECCTRA (при необхiдностi список з'єднань схеми через файл *. alt можна вiдразу передати в програми P-CAD або ACCEL P-CAD PCB для розробки друкованих плат, але тодi порушиться "гаряча" зв'язок мiж редакторами схем i друкованих плат). Якщо ж основна увага придiляється конструкторськiй розробцi складних багатошарових друкованих плат, а проблеми моделювання виникають епiзодично, то має сенс використовувати систему ACCEL EDA i програму моделювання Dr. Spice.
Демонстрацiйну версiю Dr. Spice 2009 A/D 8. 2 (розмiр архiвного файлу 10,5 Мбайт) можна одержати через Internet, звернувшись на вузол, або по електроннiй поштi. Робiтники i демонстрацiйнi версiї Dr. Spice працюють пiд керуванням Windows 3. 1, Windows 95, Windows NT 3. 5. 1 i бiльш пiзнiх версiй, при цьому необхiдний процесор i486DX або Pentium. Мiнiмальний обсягОЗУ 8 Мбайт, вiльне мiсце на жорсткому диску 12 Мбайт.
Опис роботи в середовищi PCAD-2009
Scemantic– для побудови принципових схем з усiма схемними позначеннями, PCAD2009 LibraryManager – для створення бiблiотек невiдомих для САПР PCADдискретних елементiв.
Розглянемо роботу в PCAD2009 Scemantic.
В цьому середовищi можна створювати принциповi схеми для їх подальшого трасування, а також створювати символьне (схемне) позначення компонент.
Для побудови схеми необхiдно встановити потрiбний формат листа (А4,А3,А2,А1), а також одиницю вимiру (mm – мiлiметри, mil – десята частина дюйма, inch – дюйми), пiсля цього потрiбно вибрати титульний лист, який також можна створити в PCAD2009 Scemantic. Перейдемо до створення реальної принципової схеми. Для виконання будь-якої команди потрiбно вибрати цю команду i вона буде дiяти до тих пiр, поки команда не буде вiдмiнена натисканням на стрiлку або вибором iншої команди. На панелi швидкого реагування (злiва) вибрати кнопку символ. Пiсля вибору кнопки “символ” клiкнути на робочiй областi, пiсля чого у вiкнi вибрати потрiбний компонент, якщо його в поточнiй бiблiотецi немає потрiбно у випадаючому меню вибрати iншу бiблiотеку або встановити її до списку поточних вибравши кнопку Librarysetup. Пiсля того як необхiдний компонент вибраний вибираємо його положення на принциповiй схемi i клiком розмiщуємо на нiй, при цьому якщо натиснути на кнопку мишi i утримуючи її натискати ‘z’ та ‘f’, то компонент вiдповiдно буде крутитися та дзеркально вiдображатися вiдносно горизонтальної осi.
Пiсля розмiщення всiх компонент їх необхiдно з’єднати у вiдповiдностi до логiчного функцiонування схеми. При чому для зручностi, якщо провiдник десь перетинається з iншими провiдниками кiлька разiв, то зручно на ньому встановити порти з однаковими назвами, як це робиться на принципових схемах для позначення схемної землi.
Вибором команди Place/Wire з’єднуємо поставленi на лист елементи.
Пiсля чого записуємо принципову схему на диск для подальшого опрацювання та роздрукування. На цьому дiї в PCAD2009 Sсemantic завершуються.
Для трасування плати завантажуємо програму PCAD2009 PCB виберемо розмiр робочої зони, одиницю вимiру командою Options/Configure… Потiм завантажуємо файл з розширенням *.net – файл зв’язкiв. Для цього виберемо команду Utils/LoadNetlist. Якщо в принциповiй схемi немає помилок, то програма завантажить корпуса елементiв з їхнiми зв’язками. Виберемо команду Route/Autoroutes. Вона дозволяє вибрати кiлькiсть провiдних прошаркiв Layers для трасування однопрошаркових та багатопрошаркових плат, а також можна задати за якою технологiєю будуть виготовлюватися плати на пiдприємствах (EngenearingDesign), а також крок сiтки та товщину лiнiй трасування. Натиснувши на клавiшу Start програма про трасує елементи та розведе плату. Пiсля чого записуємо схему на диск для її подальшої обробки.
У разi вiдсутностi потрiбних елементiв їх можна створити самостiйно, як це зроблено в данiй роботi у зв’язку з вiдсутнiстю бiблiотек з вiтчизняними компонентами. Для створення компонент необхiдно створити схемне позначення та вигляд корпусу в програмах Pcad2009Scemanticта PCAD2009PCB. При чому виводи символiв PinsDesignatorsповиннi бути однаковими в корпусi та схемному позначеннi. Пiсля цього в LibraryManadger створюємо об’єкт пiд’єднуємо до нього корпус та схемне позначення та в ручну корегуємо та заповнюємо службову iнформацiю про елемент. А саме: логiчне призначення виводiв належнiсть до певної секцiї у багатосекцiйних елементах, назви виводiв, їх еквiвалентнiсть. Можна також перенести компонент, схемне позначення або корпус вибравши опцiю LibrarysCopy пiсля чого вказуємо з якої бiблiотеки копiювати та в яку бiблiотеку копiювати елементи. Однiєю з потужних операцiї програми є модифiкацiя iснуючих елементiв елементiв. Пiсля того, як елемент створений записуємо його пiд оригiнальною назвою, яка на схемi позначається як тип елемента.
Для створення схемного позначення елемента використаємо програму PCAD2009 Scemantic намалюємо елемент, пронумеруємо виводи елемента та вкажемо однаковi для елемента i корпуса елемента значення PinDesignbator, встановимо прив’язку елемента, його тип та схемне посилання i запишемо його схематичне позначення в бiблiотеку. В програмi PCAD2009 PCB створимо зовнiшнiй вигляд корпусу компонента. Вкажемо значення PinName, PinDesignator, встановимо прив’язку елемента (точка вiдносно якої елемент можна обертати), його тип, схемне позначення, та запишемо його в бiблiотеку.
живленнi.
iмпульсiв на виходi незалежно вiд крутизни на входi.
З входу D1. 1/3 iмпульси поступають на лiчильник iмпульсiв D2 i детектор паузи, зiбраний на елементах R2, C2, VD1, D1. 2. До тих пiр поки на входi D1. 1 дiє рiвень логiчного "0", конденсатор С2 через дiод VD1 швидко заряджається i на виходi D1. 2/4 буде дiяти логiчний "0". В паузi мiж пачками iмпульсiв С2 поступово зарядиться через резистор R2 i на виходi D1. 2 сформується iмпульси, додатнiй фронт який виконує запис стану з виходу лiчильника D2/10 в тригер D3. 1. Цей же iмпульс поступаючи на вхiд R переводить лiчильник D2 в початковий стан. Даний процес перiодично повторюється при появi наступної пачки iмпульсiв на входi. На тригерах D3. 1 i D3. 2 зiбранi формувачi iнтервалiв 1,5 i 35 секунд вiдповiдно.
Свiтлодiод HL1 iндукує наявнiсть прийнятого коду i за його станом можна легко визначити яка група датчикiв в автомобiлi, що охороняється спрацювала.
В якостi датчика звукового сигналу використаний п’єзовипромiнювач типу ЗП - 25. А для того щоб пiдвищити гучнiсть його роботи при низьковольтному живленнi паралельно з п’єзокерамiчним випромiнювачем увiмкненна котушка L1. Пiдбираючи номiнал резистора R10 можна настроїти частоту низькочастотного генератора так щоб гучнiсть звукового сигналу була максимальною.
Висновки
При освоєннi САПР PCAD2009 було реалiзоване трасування плати, для схеми управлiння освiтленням з будь-якого пульту ДУ. РСAD2009 показала себе надiйною при реалiзацiї проекту. До недолiкiв даної системи можна вiднести вiдсутнiсть компонент вiтчизняного виробництва та вiдсутнiсть в стандартнiй версiї PCAD2009 пiдтримки вiтчизняного стандарту. До переваг описаної САПР вiдноситься зручний для користування Windowsiнтерфейс, у порiвняннi з попереднiми версiями, та швидке створення схеми на основi готових блокiв функцiональних вузлiв.
Лiтература
3. В. Л. Шило Популярные цифровые микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1997
| 
