Пояснительная записка (1228681), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

ВВЕДЕНИЕ

В дипломной работе проектируется лабораторная модель системы автоматического регулирования тяговых двигателей в пакете системы автоматизированного проектирования. Для проектирования нам потребуется проанализировать имеющиеся на данный момент пакеты САЕ моделирования, и выбрать наиболее подходящий пакет под специфику выпускной квалификационной работы.

Система автоматического регулирования состоит из регулятора и объекта регулирования. Следующим шагом станет анализ моделей объекта регулирования, и выбор наиболее подходящей модели для проектирования.

После выбора необходимой модели приступим к разработке компьютерной модели системы автоматического регулирования в выбранной системе проектирования.

В заключении необходимо по полученной компьютерной модели составить методику для лабораторных работ.

Также необходимо посчитать освещенность рабочего места компьютерного класса необходимого для разработки методики для лабораторных работ.

В окончании необходимо посчитать расходы на разработку методического пособия по лабораторным работам.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ ВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ

1.1 Постановка задачи

На первом этапе выпускной квалификационной работы необходимо проанализировать современные системы автоматизированного проектирования. Проанализировав имеющиеся САПР необходимо выбрать систему, отвечающую следующим критериям. Во-первых, удобный и интуитивно понятный интерфейс. Во-вторых, мощный инструмент описания и редактирования электронных схем. В-третьих, мощный инструмент эмуляции работы схемы. В-четвертых, средство просмотра данных эмуляции.

1.2 Обзор систем автоматизированного проектирования электронных систем

1.2.1 Обзор Altium designer

Система автоматизированного проектирования электронных устройств Altium designer 6.0 является комплексным пакетом проектирования электронных устройств. Выпущена данная программа в 2006 году компанией Altium Limited, после того как выпустили последнюю версию, в этом же году, пакета P-CAD, разработанного той же фирмой. В новой программе реализована возможность трассировки дифференциальных сигналов от схемного уровня до уровня топологии печатных плат, сваппирование выводов печатных плат, технологии управления библиотеками, и генерации отчетов, также поддержка интерфейса с библиотекой OrCAD. За все время существования данного пакета было выпущено 9 обновлений. Эти обновления внесли много изменений в программу. Появились инструмент трассировки дифференциальных пар, и выравнивание проводников по длине. Развитие данной программы было направлено на реализацию возможности поддержки проектирования высокоскоростных плат.

Летом 2008 года была выпущена новая версия программы Altium designer Summer 08. В данном пакете реализована опция, обеспечивающая отображение связанности, т.е. при наведении курсора на название документа в структуре проекта показывается окно с миниатюрным изображением выбранного листа. Аналогично при наведении курсора на порт схемы, отображаются все ответные порты. Название опции Design Insight. В данную программу введена немаловажная функция Version control system, необходимая для отслеживания изменения информации в документах. А также была настроена система комплексного выпуска документации. В данном пакете имеется импорт файлов из программы Allegro PCB в формате .brd и .alg.

Улучшенный режим интерактивной трассировки позволяет, с помощью технологии, Push and Shove расталкивать уже существующие трассы и переходные отверстия. Walkaround располагает трассы максимально близко к существующим, Hugging уплотняет существующую топологию вновь прокладываемой дорожкой.

В конце 2008 года была выпущена версия Altium designer Winter 09. В данной версии был значительно упрощен программный код. Упрощение программного кода было направлено на улучшение скоростных и производительных характеристик, а также расширены возможности интерактивной трассировки и работы в трехмерном режиме. Новые возможности интерактивной трассировки включают в себя оптимизацию цепей путем замены выводов, возможность замены выводов во время выполнения трассировки для одиночных цепей и для дифференциальных пар. Новая трассировка дифференциальных пар имеет технологию огибания и расталкивания препятствий, а также автозавершение трассы.

В версии Altium designer Winter 09 появилась контрольно-измерительная панель, на которой размещены программные инструменты на основе ПЛИС, системы управления выпуском проектов, возможность подбора компонентной базы по коду поставщика.

Версия Altium designer Winter 09 позволила расширить возможности разработки плат. К новым возможностям относятся: описание параметров контактной площадки отдельно по слоям, необходимое при подключении отверстия с разными значениями подключения на разных сигнальных слоях. Данная возможность позволяет увеличить технологичность платы и плотность топологии. Еще одно нововведение, смещение отверстия относительно контактной площадки, дает возможность использовать обобщенное посадочное место, которое в свою очередь дает возможность установки на данное место компонентов с разными корпусами.

Оптимизация программного кода позволила увеличить производительность обработки графики, что позволило снизить нагрузку на рабочие станции пользователей от высокопроизводительного трехмерного графического двигателя.

Нововведения в программе позволяют ускорить время передачи платы в производство, с помощью проверки проектов плат до формирования выходных файлов.

В данном пакете моделирования используется единая управляющая оболочка Design Explorer (DXP). Данная оболочка (DXP) запускается с любыми из редакторов и программными процедурами системы Altium designer. Оболочка DXP является интерфейсом пользователя со всеми программными инструментами и редакторами [5].

Существуют важные проблемы для российских пользователей данной программы. Во-первых, в Altium Designer не имеется форматка соответствующая требованиям ЕСКД. Проблема решается самостоятельным созданием набора форматок, в соответствии с требованиями ГОСТ. Во-вторых, несоответствие ГОСТ условных графических обозначений всех имеющихся компонентов, во-вторых, отсутствие российской элементной базы. Проблема отсутствия элементной базы решается с помощью редактора библиотек схемных компонентов, предназначенный для создания, редактирования и управления библиотекой компонентов. Созданные элементы можно копировать из одной библиотеки в другую или из редактора схем в библиотеку схемных компонентов. Первого февраля 2013 года была выпущена версия Altium designer 13.0. В новой версии был решен вопрос с несоответствием надписей у выводов нашему стандарту ГОСТ. В 13.0 появилась возможность настройки текстовых надписей, относящихся к выводам компонентов на схеме, редактировать шрифт данных надписей и положение в рабочей области. В предыдущих версиях положение этих надписей задавалось глобально, а шрифт относился к списку системных шрифтов, и задавался при разработке схемы.

В Altium designer имеется 4 типа библиотек. Первый тип библиотека моделей – библиотека содержащая набор моделей компонентов. Второй тип библиотека символов – содержит интерфейс определения моделей схемных компонентов и сами схемные компоненты. Интерфейс определения модели прикреплен к своей библиотеки модели. Третий тип интегрированные библиотеки – это библиотеки символов собранные вместе с библиотеками моделей в интегрированную библиотеку. В таких библиотеках вся информация о компонентах доступна в едином компактном файле. Четвертый тип библиотека базы данных – библиотека, в которой хранятся информация о моделях, о параметрах модели и ссылки на модели на основе ODBC, ADO или в формате таблиц Excel.

Перед разработкой печатных и интегральных микросхем, для начала требуется разработка принципиальной электрической схемы планируемого устройства. Редакторы электрических схем программ такого типа практически схожи между собой. Однако в Altium designer имеется довольно большое количество опций и настроек. Главной особенностью является проектная структура разработки, то есть пред началом разработки принципиальной схемы задается множество параметров, например параметр определяющий местоположение названий и номеров выводов элементов схем относительно контура символа. Также присутствует процедура компиляции схем и проекта.

Настройки всех редакторов в данной программе можно разделить на две части, глобальные – они относятся ко всем документам, и локальные - относятся к текущему документу.

В САПР Altium designer имеется возможность моделировать аналоговые и аналогово-цифровые устройства на дискретных элементах. Также САПР поддерживает много функций инженерного анализа, такие как:

• расчет режима работы схемы по постоянному току;

• анализ переходных процессов и спектральный анализ;

• частотный анализ;

• расчет режима по постоянному току при вариации одного или двух источников постоянного напряжения или тока;

• расчет спектральной плотности внутреннего шума;

• анализ передаточных функций;

• анализ влияния изменения температуры на работу схемы;

• анализ влияния изменения параметров элементов на работу схемы;

• статистический анализ выходных электрических параметров схемы;

• расчет допусков на выходные электрические параметры схемы.

При моделировании используются библиотеки математических моделей, которые включают наборы 3 типов файлов. Это файлы с расширением .СКТ – файлы, содержащие описание макромоделей аналоговых устройств, расширение .MDL – файлы, содержащие описание моделей полупроводниковых приборов, с расширением .SCB – файлы, содержащие модели цифровых микросхем.

Для запуска и настройки моделирования используется специальная панель под названием Mixed Sim. Данная панель имеет три команды, запуск процесса моделирования, настройки моделирования, формирование общей модели схемы. На начальном этапе проектирования составляется задание на моделирование. При составлении задаются необходимые виды анализа, напряжения в узлах схемы, токи в цепях схемы, комплексные сопротивления, рассеиваемая мощность на элементах схемы и т.д.

Перед проектированием составляется задание на моделирование, с помощью специального окна. В данном окне задаются необходимые виды анализа и выбираются значения напряжения в узлах, токи в цепях схемы и сопротивления. После проведенного моделирования отображаются результаты моделирования, в специальном многостраничном окне просмотра результатов. Результаты каждого типа анализа отображаются в отдельной вкладке. Результаты расчета отображаются по мере выполнения моделирования.

Программа Altium designer основана на языке Spice. В данном симуляторе электронных схем, для расчета режима по постоянному току используется итерационный метод решения системы уравнений. На каждом шаге моделирования программа Spice решает систему линейных уравнений, выраженную в матричной форме, тем самым определяет постоянные напряжения и токи в рабочей точке цепи. Если Spice не удается рассчитать токи и напряжения, за заданное количество итераций, то дальнейший анализ прекращается и создается отчет об ошибке. Наиболее часто возникающие ошибки: вырожденная матрица, сбой метода пошагового изменения минимальной проводимости, сбой метода пошагового изменения сигналов источников, достигнуто предельное число итераций.

Altium designer поддерживает две возможности проектирования программируемы логических интегральных схем. Во-первых, он имеет собственный инструментарий, для моделирования ПЛИС на языке VHDL. Во-вторых, можно использовать инструментарий сторонних поставщиков (Altera Quartus II, Xilinx ISE Foundation и т.д.). Так же, во втором случае для отладки необходимо отдельно приобрести плату NanoBoard.

Одна из важных функций поддерживаемых в Altium designer является импортирование и экспортирование разработок схем, плат и библиотек, выполненных в других САПР. Трансляция возможна с таких программ как: Protel99, Allegro PCB, Cadstar, Circuit-Maker, DxDesigner, OrCAD, PADs и P-CAD. Сохранить схему можно в гораздо меньшем количестве форматов. Наиболее востребованные форматы для трансляции это DXF и P-CAD.

Для российских разработок электрических схем важны три файла содержащих:

• информация для разработки печатной платы;

• чертеж схемы;

• перечень элементов и спецификация.

Необходимая для платы информация заложена в самой схеме, и передается в файл платы на первых этапах проектирования. Чертеж схемы и перечень элементов со спецификацией можно получить в редакторе схем Altium designer. Спецификация должна создаваться при сборке платы, но в Altium designer документ с перечнем элементов формируется в редакторе схем. Из-за этого невозможно добавить механические детали, крепеж и другие подобные элементы в спецификацию.

Характеристики

Список файлов ВКР