1 Моделирование как инструмент исследования устройств телекоммуникаций

1.1 Основные этапы схемотехнического проектирования

При разработке устройств телекоммуникаций процесс автоматизированного проектирования электронных схем в общем виде может состоять из нескольких этапов (рисунок 1.1) [4].

На первом этапе разрабатываемая система разбивается на функционально законченные блоки, и вырабатываются технические задания на каждый блок. Техническое задание (ТЗ) предусматривает описание: входных и выходных сиг­налов, диапазонов частот, потребляемой мощности, условий эксплуатации, пре­дельных допусков на основные характеристики и тому подобное. После формулировки ТЗ на разрабатываемый блок составляется принципиальная схема начального при­ближения (этап 2). Это обычно делается проектировщиком на основании собст­венного опыта или опыта предыдущих разработок. Здесь же выбираются ком­поненты схемы, номинальные значения и допуски параметров компонентов. Далее выбирается программа, которая наилучшим образом подходит для ана­лиза данной электронной схемы и позволит судить о соответствии ТЗ выбран­ной схемы (этап 3). Иногда требуется не одна, а группа программ для проведе­ния всех необходимых вычислений.

Затем электронная схема подготавливается для проведения машинного анализа. Для всех компонентов составляются математические модели с исполь­зованием набора допустимых моделей, применяемых в выбранной программе машинного анализа, указывается способ соединения компонентов по принци­пиальной схеме (этап 4). Составление моделей может потребовать разумных упрощений, которые позволят провести анализ без существенного изменения функционирования исходной схемы.

Расчет математической модели электронной схемы проводится на ЭВМ (этап 5). Взаимодействие пользователей с ЭВМ осуществляется либо в режиме пакетной обработки, либо в диалоговом режиме.

После устранения ошибок кодирования и ошибок, допущенных при со­ставлении математической модели схемы, полученные характеристики схемы анализируются и сравниваются с данными ТЗ и (или) результатами испытаний (этапы 6,7).

На основании этого сравнения принимается решение о принятии или от­клонении рассматриваемого варианта проекта (этап 8). Это решение приво­дится не формально, так как в некоторых случаях инженерное понимание сути дела позволяет пренебречь некоторыми расхождениями результатов анализа с ТЗ. После принятия проекта составляется техническая документация для последующего изготовления спроектированного устройства и проведения испытаний (этап 11).

Если характеристики неудовлетворительны, то принципиальная схема и (или) модели компонентов должны быть изменены (этап 9). Модификация обычно выполняется инженером – проектировщиком на основании общих фи­зических представлений и прикидочных расчетов.

Рисунок 1.1 – Основные этапы машинного проектирования электронных схем

Цикл анализа затем повторяется снова. Именно здесь, при проведении многовариантных расчетов программы анализа электронных схем особенно по­лезны. Модификация схемы (этап 10), а также разработка и оформление конструкторской документации (этап 11) может производиться также с помощью специаль­ных программ на ЭВМ. Алгоритм, показанный на рисунке 1.1, справедлив не только для схемотехнического проектирования, но в ряде случаев и для систем в целом. Из рисунка 1.1 видно, что выбор моделей компонентов, устройств и систем с последующим автоматизированным расчетом на ЭВМ являются важнейшими этапами разработки и исследования не только устройств, но и систем телекоммуникаций в целом.

Рассмотрим более подробно основные понятия в теории моделирования, особенности выбора, описания и применения моделей и их применения для проектирования и анализа электронных схем.