ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ / 2009

Рассмотрена комбинированная модель МОП-транзистора, в которой математические соотношения, описывающие вольт-амперные характеристики, адаптированы для выполнения аналитических расчётов. На основе модели выработаны критерии качества МОП-транзисторов для аналоговых применений.

В статье описана методика оценки энергопотребления функциональных блоков заказных СБИС с помощью средств автоматизированного проектирования фирмы Mentor Graphics.

Принято считать, что расчёт схем на постоянном токе несложен. Но это не так, если в схеме присутствуют нелинейные элементы. Поэтому роль нелинейных задач в электронике невероятно велика. Но только сейчас, с появлением дешёвых вычислительных средств, решение этих задач стало возможным в повседневной практике разработчика.

В статье описана процедура импорта проектов из сторонних САПР печатных плат в программу Altium Designer.

Рассмотрена модель Шихмана–Ходжеса, приведены математические соотношения для расчёта параметров модели с помощью конструктивно-технологических и электрофизических параметров, описана идентификация параметров на основе результатов электрических измерений.

Несмотря на то что интерфейс программы MSpice состоит всего из двух директив, она является весьма универсальной. Особенно эффективно применение MSpice в нелинейных задачах. В предлагаемой статье это показано на примерах, которые знакомят читателя с основными правилами использования директив.

В первой части статьи (см. СЭ № 6, 2009) было рассказано о процедуре выполнения моделирования в системе Altium Designer и форматах Spice-моделей, которые могут быть использованы для анализа. Также были рассмотрены встроенные модели и модели типа *.MDL. В данной части завершается описание используемых моделей на примерах подсхем (subckt) и цифровых микросхем.

Рассмотрены методы идентификации, применение которых целесообразно при наличии типовых справочных данных или особых требований к адекватности модели.

Аналитические модели, в отличие от PSpice-моделей, имеют преимущественно абстрактный характер. Они не содержат чисел, конкретизирующих прибор, а только символы физических параметров и связи между ними. В основе построения таких моделей лежит какая-либо физическая теория явлений, которые используются в приборе. Для расчёта электронных схем с массовым применением приборов следует выбирать максимально простые модели, адекватные поставленным целям. Иначе вы столкнётесь с выражениями колоссального размера, которые трудно исследовать даже в программе Maple.

В двадцатой пятой части курса рассматриваются способы программирования микросхем флэш-памяти с параллельным и последовательным интерфейсом, выпускаемых различными производителями и поддерживаемых модулем iMPACT САПР серии Xilinx ISE. Описан процесс непосредственной загрузки конфигурационных данных в последовательные ППЗУ и обратного считывания информации через интерфейс SPI, а также программирования, осуществляемого через порт JTAG-интерфейса ПЛИС FPGA. Приводятся необходимые сведения о выполнении операций программирования конфигурационной флэш-памяти с параллельным интерфейсом BPI.

В процессе разработки радиоэлектронных устройств важное место занимает схемотехническое моделирование. Большая часть систем, в которых решается данная задача, работает на основе SPICE; не исключением является и модуль Mixed SIM в пакете Altium Designer. В данной статье описаны основные этапы и виды моделирования схемы в Altium Designer, а также самый сложный этап моделирования - создание моделей.

Пакет расширений Maple под названием MаthSpice (MSpice) предназначен для аналитического решения электронных цепей и функциональных схем, но может быть использован как инструмент создания Spice!моделей сигналов и электронных приборов для различных симуляторов. Во второй статье цикла описаны основные директивы MSpice.

Рассмотрены особенности идентификации параметров модели биполярных транзисторов (БТ) из электрических измерений, предложена целесообразная последовательность измерений, приведены методы идентификация параметров и результаты их экспериментального апробирования.

Двадцать четвёртая часть курса посвящена вопросам подготовки файлов программирования микросхем флэшпамяти, выпускаемых различными производителями и предназначенных для организации мультизагрузочного варианта конфигурирования ПЛИС семейств Virtex5 LX, Virtex5 LXT, Virtex5 SXT, Virtex5 FXT и Virtex5 TXT.

Пакет расширений Maple под названием MаthSpice (MSpice) предназначен для аналитического решения электронных цепей и функциональных схем, но может быть использован как инструмент создания Spice-моделей сигналов и электронных приборов для различных симуляторов. Предлагаемый цикл статей посвящён применению MSpice для автоматизации аналитических расчётов.

Предложен вариант макромодели объекта регулирования и математическое описание её структуры. Апробация модели в первом приближении показала удовлетворительные результаты, однако для получения более качественных оценок требуется её детализация, а также разработка и практическая реализация методик измерения характеристик и идентификации параметров объекта регулирования.

Рассмотрена модель Гуммеля-Пуна биполярного транзистора, приведены математические соотношения для расчёта параметров модели на основе конструктивнотехнологических
и электрофизических параметров.

В этой части курса рассматриваются вопросы подготовки файлов программирования микросхем Flash-памяти с параллельным и последовательным интерфейсом, предназначенных для реализации мультизагрузочного варианта конфигурирования ПЛИС семейств Spartan-3E, Spartan-3A, Spartan-3A DSP и Spartan-3AN.

Рассмотрены методики и способы программирования ЦПОС фирмы Analog Devices TS201. Описанные подходы к оптимизации программного кода могут быть перенесены на любой процессор с аналогичной архитектурой.

Разработка электронных устройств ведётся в постоянно изменяющихся условиях, поэтому большую роль играют приёмы и инструменты, позволяющие безболезненно вносить исправления
в частично готовый проект. Пакет Altium Designer располагает мощными средствами решения подобных задач, которые принято называть инструментарием глобального редактирования. Они
позволяют вносить одинаковые изменения для различных групп объектов. В статье рассмотрены примеры такого редактирования применительно к этапам разработки библиотек, схем и плат.

В статье рассматривается методика создания источников полезных и мешающих сигналов с дискретной модуляцией, предназначенных для моделирования работы разрабатываемого устройства в реальных условиях.

Двадцать вторая часть курса знакомит с процедурой формирования файлов программирования для микросхем конфигурационной флэшпамяти с параллельным интерфейсом, которые выпускаются различными производителями. В этой же части рассмотрен процесс подготовки файлов «прошивки» для конфигурационных ППЗУ с последовательным интерфейсом SPI.

Мечта разработчиков печатных плат - избавиться от операций передачи данных из разного рода САПР. Средствами Altium Designer можно не только добавлять детали, созданные в «механических» САПР (MCAD), но и создавать ссылки на такие модели, что позволяет вести параллельную работу в двух системах проектирования и постоянно синхронизировать проект. В данной статье рассматриваются инструменты добавления и сопряжения деталей с конструктивом платы.

В двадцать первой части курса представлена подробная информация о процедуре генерации файлов программирования для конфигурационных ПЗУ и ППЗУ, выпускаемых фирмой Xilinx. Приводятся необходимые сведения о выполнении операций программирования конфигурационной памяти и обратного чтения информации из ПЗУ и ППЗУ.

В статье проведено сравнение производительности сигнальных процессоров SHARC и TigerSHARC при выполнении задачи поиска собственных значений матрицы. Показано, что производительность процессоров по циклам примерно сопоставима, но с учётом тактовых частот процессор TigerSHARC обеспечил на рассматриваемой задаче прирост производительности примерно в четыре раза.

В третьей статье серии описана терминальная программа, иллюстрирующая работу с мультиплексным протоколом, который используется в GSMмодулях фирмы Siemens.

Очередная статья цикла «САПР TopoR» посвящена особенностям ручного редактирования топологии печатных плат.

Основным этапом разработки платы является процедура расположения компонентов с учётом технического задания и формирование топологии печатных проводников. В данной статье будут рассмотрены ручные и автоматические средства размещения компонентов и трассировки. Указанная работа должна проводиться с учётом схемотехнических особенностей разработки, поэтому будут рассмотрены и вопросы, касающиеся параллельной работы схема - плата.

В двадцатой части курса завершается описание параметров процесса формирования конфигурационной последовательности для проектов, разрабатываемых на базе ПЛИС с архитектурой FPGA. Рассматривается выполнение процессов генерации конфигурационного битового потока для проектируемого устройства и его последующей загрузки в кристалл. Представлена подробная информация о процедуре генерации файлов программирования для конфигурационных ПЗУ и ППЗУ, выпускаемых фирмой Xilinx. Приводятся необходимые сведения о выполнении операций программирования конфигурационной памяти и обратного чтения информации из ПЗУ и ППЗУ.

Статья знакомит читателей с мультиплексным протоколом для GSM-модулей Siemens, который позволяет реализовать дополнительные возможности управления и мониторинга. Приведено описание протокола.

В статье рассматриваются специальные приёмы отладки программ для микроконтроллеров 8051. На примерах рассмотрена программная имитация внешних воздействий.

В электротехнических системах самого различного назначения, мощности и частоты широко применяются автономные четвертьмостовые (quarterbridge) инверторы. Как правило, они являются составной частью преобразователей частоты систем электропитания и управления электротехнических установок. Инверторы такого типа просты, надёжны и могут работать на очень высоких частотах.

Анализ математической и физической моделей интегрированной магнитной цепи позволяет установить условия реализации эффекта нулевых пульсаций тока на входе или выходе преобразователей постоянного напряжения. Простота установленных количественных соотношений и, как результат, доступность технической реализации эффекта нулевых пульсаций способствует более широкому внедрению этого перспективного технического приёма.

Разработка силовых электронных ключей связана с обеспечением специфических требований. В частности, должны быть решены задачи оптимизации схем гальванической развязки цепей управления, а также уменьшения тепловыделения.

Очередная статья из цикла «САПР TopoR» посвящена специальному режиму редактирования, названному стилем FreeStyle. В этом режиме форма проводников рассчитывается автоматически и определяется положением перемещаемых объектов.

В продолжении статьи описывается процедура создания правила и разобраны примеры создания сложных правил с помощью запросов (Query).

В девятнадцатой части курса приводится описание параметров процесса формирования конфигурационной последовательности для проектов цифровых устройств, разрабатываемых на базе ПЛИС с архитектурой FPGA.