ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ / 2012

В статье рассказывается о программных решениях Cadence Allegro PCB SI, предназначенных для анализа целостности сигналов на платах быстродействующих устройств. Возможности данного продукта позволяют инженерам минимизировать влияние паразитных параметров печатного монтажа на целостность сигналов, значительно сократить сроки выхода на рынок новых устройств, обеспечить их высокое качество и надёжность. Рассмотрены приёмы работы в среде Allegro PCB SI, демонстрирующие некоторые возможности пакета.

Для быстрой оценки пригодности и влияния разброса параметров нелинейной модели полевого транзистора можно применять несложные качественные испытания. Такая предварительная оценка позволяет разработчикам избежать дорогостоящих и трудоёмких итераций проектирования.

При соответствующем подходе к организации библиотек компонентов в рамках крупных предприятий можно решить множество насущных проблем именно на стадии создания базы данных, если учесть все необходимые аспекты, о которых рассказывается в статье.

В статье описана методика расчёта конструктивных параметров оптического чувствительного элемента, оптимальные значения которых позволяют достичь более высоких метрологических характеристик волоконнооптического сигнализатора уровня жидкости. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в форме гранта.

Genesys представляет собой недорогую и высокопроизводительную систему автоматизированного проектирования компании Agilent Technologies, ориентированную на ВЧ- и СВЧ-устройства и системы, собранные на печатных платах. В отличие от других средств моделирования, которые просто анализируют схему, САПР Genesys уникальна тем, что автоматически синтезирует 11 категорий цепей, включая фильтры с сосредоточенными и распределёнными параметрами и согласующие цепи. Функции синтеза цепей сокращают время разработки с часов до минут, практически на порядок повышая производительность проектирования.

На примере многослойной линзовой антенны центральной симметрии - линзы Люнеберга - рассмотрен процесс создания сценария автоматизированного построения модели антенны на языке Python в программной среде Agilent EMPro. В качестве примера смоделирована семислойная линзовая антенная система с облучателем в виде полуволнового вибратора. Для расчётов использован метод конечных разностей во временной области с конформной сеткой разбиения.

В статье приведён обзор программных средств проектирования систем цифровой обработки сигналов на основе ПЛИС.

В статье рассмотрены преимущества и недостатки трёх различных способов проектирования системы: программно-ориентированного, аппаратно-ориентированного и FPGA-ориентированного метода. Показано, что реализация приложения на базе FPGA позволяет системным разработчикам принимать оптимальные решения с точки зрения быстродействия и энергопотребления и в то же время сохранять достаточную гибкость и возможность модификации системы.

В статье описаны различные приёмы и способы создания компонентов в популярном редакторе схем OrCAD Capture.

Рассмотрена методика проектирования волноводного полосно пропускающего фильтра с индуктивными диафрагмами в программных пакетах AWR Microwave Office и Ansoft HFSS. Описан процесс создания сценария на языке VBScript, осуществляющего автоматизированное построение модели фильтра произвольного порядка в программе HFSS на основе параметров геометрии, введённых пользователем. В качестве примера спроектирован фильтр сантиметрового диапазона волн.

Статья содержит описание модуля быстрого преобразования Фурье, написанного на языке Verilog и реализованного для ПЛИС семейства Xilinx Spartan 6.

В статье обсуждаются проблемы, возникающие при отладке встраиваемых систем на базе ОС Linux, и преимущества интегрированных отладочных решений на базе JTAG от компании Wind River, позволяющие ускорить разработку и снизить производственные издержки.

В статье приведены результаты моделирования трёхмерных температурных полей электронных модулей на основе программного комплекса STF-ElectronMod. Положенный в основу моделирования матричнотопологический метод позволяет осуществлять расчёты температурных полей сложных модулей с учётом реальных конструктивных особенностей и технологий монтажа компонентов.

В статье описаны особенности моделирования планарной антенны приёмника GPS с помощью различных методов. Сравниваются результаты расчёта, полученные с помощью основных коммерческих программ электродинамического моделирования.

В статье описан процесс создания сценария, осуществляющего автоматизированное построение полоснопропускающего СВЧ-фильтра на сосредоточенных элементах в среде Microwave Office. В сценарий, написанный на языке Visual Basic, введено диалоговое окно интерфейса пользователя.

Во второй части статьи кратко описаны настройки отображения объектов, инструменты поиска объектов и навигации на плате.

В статье описывается простой способ защиты флэш-памяти микроконтроллеров от несанкционированного доступа, заключающийся в загрузке программы по адресу регистра блокировки. Программа состоит из одного-двух байт и может быть записана в микроконтроллер стандартным способом с помощью USB-DEBUG-адаптера. В качестве примера приводятся тексты и результаты работы двух программ, предназначенных для защиты памяти микроконтроллеров C8051F321 и C8051F067.

Вряд ли стоит говорить о том, что технологии и системы беспроводной передачи данных прочно вошли в повседневную жизнь и продолжают осваивать всё новые области применения. Настоящий материал призван помочь разработчикам конечного приложения, реализующего архитектуру М2М, сделать правильный и эффективный выбор двух наиболее важных элементов проектируемой системы, тем самым сократив время на разработку изделия и позволяя вывести законченную продукцию на рынок за минимальное время.

В статье рассматриваются преимущества усилителей СВЧ на основе гетероструктур GaN для телекоммуникационных систем нового поколения. Описан классический усилитель Доэрти, позволяющий достичь высоких уровней КПД. Приведён обзор различных модификаций усилителя и способов улучшения характеристик передающих сигналов для базовых станций.

Современные методы проектирования ВЧ-устройств постоянно развиваются. Вместо использования одной монолитной ИС несколько кристаллов объединяют в один корпус или модуль, где элементы схем располагаются гораздо ближе друг к другу. Чтобы исключить негативное взаимное влияние различных технологий, необходима платформа, позволяющая проектировать модули на основе разных технологий. Такой платформой является САПР ADS 2011, которая поддерживает наиболее полный в отрасли набор технологий изготовления.

Выбор антипараллельного диода для DC/DC-преобразователя является не таким простым, как кажется с первого взгляда. Неправильно подобранный диод снижает не только эффективность преобразователя, но и его надёжность изза собственного перегрева.

Более широкое использование питания по сети Ethernet (PoE) расширяет круг приложений, в которых можно использовать Ethernet, например, в телефонии первой и последней мили. В этих случаях увеличивается вероятность скачков напряжения, вызванных молнией или электростатическими разрядами. Правильное проектирование защищает оборудование POE от этих опасностей.

На примере логопериодической вибраторной антенны дециметрового диапазона волн рассмотрен процесс создания модели в программе Microwave Studio с помощью макроса на языке VBA. Выполнено сравнение результатов расчёта модели методом конечных разностей во временной области с характеристиками, полученными в среде EDITFEKO.

Приведено описание работы в топологическом редакторе PCB Editor, который входит в состав популярных систем проектирования OrCAD PCB Designer и Allegro PCB Designer. Для многих пользователей старых версий OrCAD вплоть до 16.2 был доступен редактор топологии OrCAD Layout, работа в котором отличается от PCB Editor. Предлагаемый цикл статей призван облегчить переход на новые версии OrCAD.

В статье описаны программные средства усовершенствованного протокола обмена информацией компьютера с микроконтроллером по интерфейсу RS-232 с побайтной синхронизацией. Обращение к низкоуровневым командам процессора в подключаемых подпрограммах позволяет снизить уровень ошибок.

В статье предлагается использовать компоненты интерфейса внешней памяти ПЛИС для увеличения пропускной способности устройств.

На примере логопериодической вибраторной антенны рассмотрен процесс создания модели в программной среде EDITFEKO с использованием встроенного языка программирования.

Приведены результаты проектирования электрической схемы активного смесителя СВЧ миллиметрового диапазона длин волн на полевом транзисторе со структурой HEMT. Показано, что коэффициент передачи мощности смесителя в значительной мере зависит от импеданса входной цепи в точках подключения транзистора не только на частоте гетеродина, но и на промежуточной частоте.

В статье описаны возможности интегрирования программной платформы для проектирования печатных плат Cadence Allegro и набора программ для анализа целостности сигналов и объёмного электромагнитного моделирования Ansys Ansoft.

В статье описывается способ реализации переключения задач встроенной программы микроконтроллера ARM7 без использования операционной системы. Рассмотрены особенности переключения задач, в том числе организация пятизадачного приложения с использованием карусельного механизма переключения задач.

В блоке элементы и детали размещаются с высокой плотностью в ограниченном объёме, что неизбежно влечёт за собой большое выделение тепла, и отвод тепла становится основной задачей при проектировании блока. В статье рассматриваются методы охлаждения конструкций блоков обработки информации и сигналов.

В статье описана процедура точного моделирования и оптимизации логопериодической антенны и согласующего устройства при помощи численного электродинамического метода. Отдельные элементы антенны – логопериодическая структура и согласующее устройство, описанные S-параметрами, – включены так, чтобы выполнить согласование антенны в широкой полосе частот. В расчёте использованы программы HFSS и FEKO.

В статье описаны программные средства конвертации проектов цифровых систем, реализованных на микросхемах FPGA семейства Spartan 3, в VHDL-описания, пригодные для синтеза в библиотеках проектирования заказных СБИС.

На примере топологии оценочной платы для ИС ADP1850 описаны общие правила разводки многослойных печатных плат импульсных стабилизаторов напряжения.

Статья содержит описание контроллера памяти DDR3 SDRAM на языке Verilog. Рассмотрены принципы действия блоков контроллера и схемы конечных автоматов основных модулей. Подробно описана схема ввода/вывода ПЛИС Spartan 6 с использованием блоков ISERDES2/OSERDES2 и линий задержки IODELAY2.

С помощью электродинамического подхода выполнен анализ активной антенны, состоящей из планарной антенны и транзисторного СВЧ-усилителя. Пассивная излучающая структура рассчитанав программах HFSS и Microwave Office. Проанализирована схема тестирования активной антенны, состоящая из рупорной антенныи линии связи. Приведена формула для расчёта коэффициента шума структуры, в которой тестируется активная антенна системы ГЛОНАСС.

В статье рассматриваются основные вопросы, связанные с конструированием блоков обработки сигналов и информации: защита от механических и климатических воздействий, а также электромагнитная совместимость узлов в составе блока. Даны практические рекомендации и варианты построения блоков.

Петр Бибило, Артём Соловьёв

Расчёт тепловых режимов работы силового каскада является одним из важнейших этапов процесса разработки, позволяющим подтвердить правильность выбора и применения электронного компонента, что во многом определяет надёжность работы устройства. В статье описаны основные особенности программы теплового расчёта SEMISEL и в виде примера приведены расчёты трёхфазного выпрямительного моста, чоппера и трёхфазного инвертора.

В статье рассматривается применение стандарта программирования OpenCL для реализации параллельных вычислений в устройствах на ПЛИС.

Статья содержит описание контроллера флэш-памяти на языке Verilog. Рассмотрены принципы действия блоков контроллера со схемами конечных автоматов основных модулей. Приведена схема системы на кристалле, обеспечивающей обмен данными через шину Wishbone.