Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС: Рабочая программа дисциплины

Министерство образования Российской Федерации УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ-УПИ УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе ___________________

В. И. Лобанов

___________________

2001 г.

РА Б О Ч А Я П Р О Г РА М М А Д И С Ц И П Л И Н Ы О С Н О В Ы К О М П Ь Ю Т Е Р Н О Г О П Р О Е К Т И Р О ВА Н И Я И М ОД Е Л И Р О ВА Н И Я Р Э С Рекомендована Методическим советом УГТУ-УПИ для направления 654200 - Радиотехника специальности 200700 - Радиотехника

ЕКАТЕРИНБУРГ 2001

1.

Цели и задачи дисциплины

Цель изучения дисциплины - обеспечение базовой подготовки в области применения пакетов прикладных программ автоматизированного проектирования электронных схем. Предметом дисциплины являются современные программные средства решения инженерных задач проектирования радиоэлектронной аппаратуры и приемы выполнения проектных задач.

2.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Студенты должны: ¾ Знать классификацию программных комплексов автоматизированного проектирования электронных схем. ¾ Знать перечень основных современных программных комплексов проектирования РЭА, их назначение, сравнительные характеристики. ¾ Уметь ставить и выполнять основные проектные задачи схемотехнического этапа проектирования электронных схем с использованием spice-подобных компьютерных программ. ¾ Получить навыки работы с программами PSpice Control Shell, Electronics Workbench, PSpice, MicroCAP V, OrCAD 9.х, PCAD 4.5, Accel EDA; ¾ Научить интерпретировать результаты компьютерного моделирования и принимать решения по оптимизации параметров и характеристик аналоговых радиоэлектронных средств.

3.

Объем дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия Лекции Практические занятия (ПЗ) Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) Другие виды аудиторных занятий Самостоятельная работа Курсовой проект Курсовая работа Расчетно-графическая работа Графическая работа Расчетная работа Домашняя работа Домашнее задание Реферат Другие виды самостоятельных занятий Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

Всего часов

Семестры

68 34 17 17 34 -

5 5 5 5 5 5 -

Зачет

5

4.

Содержание дисциплины 4.1.

№ п/п 1 2 3 4 5

6 7 8 9

10

Разделы дисциплины и виды занятий Раздел дисциплины

Лекции, час

Обзор современных программных комплексов САПР РЭА Семейство программ схемотехнического моделирования PSpice Spice-модели компонентов аналоговых схем Идентификация параметров spice-моделей полупроводниковых компонентов Электронные библиотеки и справочники полупроводниковых приборов Интегрированная среда PCAD-PSpice Моделирование РЭУ средствами программ Electronics Workbench, PSpice, MicroCAP Проектирования печатных плат Интегрированные программные комплексы для сквозного проектирования РЭУ Design LAB 8.x и OrCAD 9.x Заключение ИТОГО:

3

ПЗ, час

С, час

ЛР, час

4 2 1 2

4

1

1

1

2

2

4

2

4

1

2

1 17

17

4.2.

Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Обзор современных программных комплексов САПР РЭА Современные программные комплексы проектирования и подготовки производства РЭА (CAD/CAM-системы). История и тенденции развития. Интегрированные программные комплексы и системы сквозного проектирования РЭА. Сравнительные характеристики, достоинства и недостатки. Раздел 2. Семейство программ схемотехнического моделирования PSpice Поколения программ схемотехнического проектирования фирмы MicroSim: SPICE 2G, PSpice, Design Center, Design LAB. Состав пакетов, установка на ЭВМ, требования к компьютеру. Вызов отдельных программ. Общие сведения о входном языке программ, описание компонентов моделируемых схем, директив управления заданием. Выходные переменные. Графический постпроцессор Probe. Программы идентификации параметров spice - моделей компонентов Parts и PSpice Model Editor. Управляющая оболочка Control Shell. Раздел 3. Spice-модели компонентов аналоговых схем Модели полупроводникового диода, биполярного, полевого с управляющим каналом и МОП транзисторов, операционного усилителя, кварцевого резонатора, магнитного сердечника. Раздел 4. компонентов

Идентификация

параметров

spice-моделей

полупроводниковых

Экспресс метод определения основных параметров моделей полупроводниковых компонентов. Определение параметров pspice-моделей по справочным или (и) экспериментальным данным с помощью программ Parts, PSpice Model Editor, MicroCAP Model. Раздел 5. Электронные библиотеки и справочники полупроводниковых приборов Организация данных о параметрах spice-моделей полупроводниковых приборов, Структура файлов .lib и .mod. Электронные справочники полупроводниковых приборов: структура, основные модули, режимы работы. Наполнение справочников, создание командных файлов для построения необходимых характеристик. Взаимодействие с другими программами. Раздел 6. Интегрированная среда PCAD-PSpice Программная оболочка PSpice Control Shell. Управляющий файл run_sch.bat. Общие сведения о работе с графическим редактором PC-CAPS пакета PCAD. Создание условного графического обозначения компонента. Построение схемы принципиальной электрической. Вывод чертежа схемы на принтер и плоттер. Преобразование схемы в текстовый загрузочный файл программы PSpice.

4

Раздел 7. Моделирование РЭУ средствами программ Electronics Workbench, PSpice, MicroCAP Расчет и настройка модели схемы по постоянному току, частотный и временной анализ, расчет дифференциальных чувствительностей и чувствительности наихудшего случая, расширенный анализ на постоянном токе, анализ уровня собственных шумов и гармоник, статистический анализ по методу Монте-Карло. Раздел 8. Проектирования печатных плат Пакеты программ проектирования печатных плат PCAD, OrCAD, ACCEL EDA. Состав пакетов, достоинства и недостатки. Установка на компьютеры. Создание посадочных мест компонентов электрических схем, упаковка в корпус, размещение корпусов на печатной плате, ручная и автоматическая трассировка соединений печатной платы. Файл стратегии трассировки. Обмен информацией о проектах и посадочных местах. Раздел 9. Интегрированные программные комплексы для сквозного проектирования РЭУ Пакеты программ сквозного проектирования Design LAB 8.x и OrCAD 9.x. Состав комплексов. Графические редакторы MicroSim Schematics и Capture CIS. Программа параметрической оптимизации MicroSim Optimizer, программа анализа целостности сигналов MicroSim Polaris, графические редакторы MicroSim PcBoards и OrCAD PCB. Программа авто размещения и трассировки Specctra. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проблема сквозного проектирования РЭУ. Объединение задач схемотехнического и конструкторского проектирования в единый автоматизированного проектирования РЭУ.

5.

синтеза, процесс

Лабораторный практикум

№ п/п

2 3

№ раздела дисциплины 4 5 6

4

7

5

8

6 7

9 8

1

Наименование лабораторных работ Моделирование полупроводникового диода Изучение электронного справочника полупроводниковых диодов Изучение программной оболочки PSpice Control Shell Моделирование РЭУ средствами программ Electronics Workbench 4.1, PSpice 5.3, MicroCAP V Изучение графического редакторов PCCAPS, PCCARDS пакета PCAD 4.5 Изучение пакета OrCAD 9.1 Изучение пакета Accel EDA

5

6.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины 6.1.

Рекомендуемая литература

Основная литература 1. Разевиг В.Д. Система проектирования печатных плат ACCEL EDA 12.1 (P-CAD для Windows) – М.: СК Пресс, 1997. 368 с. 2. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice). – М.: СК Пресс, 1996. 272 с. 3. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-CAP V . – М.: СОЛОН, 1997. 273 с. 4. Карлащук В. И. Электронная библиотека на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. - М.: СОЛОН-Р, 1999. 506 с. 5. Разевиг В.Д. Применение программы P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: В 4 выпусках. Вып.1: Общие сведения. Графический ввод схем. – М.: Радио и связь, 1992 – 72 с. 6. Разевиг В.Д. Применение программы P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: В 4 выпусках. Вып.2: Модели компонентов аналоговых устройств. – М.: Радио и связь, 1992 – 64 с. 7. Разевиг В.Д. Применение программы P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: В 4 выпусках. Вып.3: Моделирование аналоговых устройств. – М.: Радио и связь, 1992 – 120 с. 8. Разевиг В.Д. Применение программы P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: В 4 выпусках. Вып.4: Моделирование цифровых и смешанных устройств. – М.: Радио и связь, 1992. 71 с. 9. Сучков Д. И. Проектирование печатных плат в САПР P-CAD 4.5: Учебнометодическое пособие. Обнинск: Микрос, 1992. 476 с. 10. Серегин Н.И. Графическое построение принципиальных электрических схем в системе автоматизированного проектирования P-CAD. Учебно-справочное пособие. Екатеринбург: изд. УГТУ-УПИ, 1997, 38 с. 11. Кийко В. В. Программная оболочка PSpice Control Shell, программа моделирования PSpice и программный осциллоскоп Probe: Учебно-методическая разработка по курсу "Компьютерный анализ электронных схем". Екатеринбург: УПИ-УГТУ, 2001. 36 с. 12. Кийко В. В. Моделирование полупроводникового диода: Методические указания по курсу "Автоматизированное проектирование радиоэлектронных устройств". Екатеринбург: УПИ-УГТУ, 2001. 28 с. 13. Кийко В.В. Программное обеспечение курса АПРЭС: Методические указания по курсу "Автоматизированное проектирование радиоэлектронных схем" Екатеринбург, изд. УПИ им. С. М. Кирова, 1992. 40 с. Дополнительная литература 1. Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. В 2-х ч. Часть 1. Схемотехническое моделирование. Модели элементов. Макро моделирование. Учебное пособие. М.: МИФИ, 1996. 236с. 2. Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. В 2-х ч. Часть 2. Модели цифровых и аналого-цифровых устройств. Идентификация параметров моделей. Графические редакторы. Учебное пособие. М.: МИФИ, 1996. 212с. 3. Архангельский А.Я. Савинова Т.А. Справочное пособие по пакетам программ PSpice и Design Center. М.: МИФИ, 1996. 252с. 6

4. Сташенко А. Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. М.: ДОДЭКА, 2000. 128 с. 5. Разевиг В.Д., Блохин С.М. Система P-CAD 8.5. Руководство пользователя. М.: ДМК, ЗНАК, 1997. 288 с.

6.2.

Средства обеспечения освоения дисциплины

1. Электронное учебное пособие по курсу АПРЭС/ В.В.Кийко, А.В.Коробицин, А.В.Соловьев. Екатеринбург. УГТУ-УПИ. 1998 - 2001. 2. Электронный учебник по программе ACCEL EDA/В.В.Кийко, В.Н.Мезенцев. Екатеринбург. УГТУ-УПИ. 1998. 3. Электронный учебник по программе OrCAD Capture/ И. Ю. Богданов. Екатеринбург. УГТУ-УПИ. 1999 - 2000 4. Электронный учебник по программ Design LAB и MicroCAP/В.В.Кийко, Т.Е.Якупов. УГТУ-УПИ. 1998 - 2000

7.

Материально-техническое обеспечение дисциплины 7.1.

Компьютерный класс

1. Ауд. Р-445

7.2.

Носители, СД

1. Схемотехника 2000 2. OrCAD 9 3. Accel EDA

7.3.

Лаборатории и лабораторное оборудование

1. Принтер HP Laser Jet

7

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего и среднего образования и учебным планом по направлению подготовки 645200 - Радиотехника, специальности 2007 - Радиотехника. Программу составил (и): Кийко В.В., доцент, к. т. н., кафедра радиоэлектроники информационных систем Программа одобрена на заседании кафедры радиоэлектроники информационных систем (протокол № _11/01 от «_20 » __сентября__ 2001 г.) Заведующий кафедрой _____________________________ Калмыков А. А.. Программа одобрена на заседании выпускающей кафедры радиоэлектроники информационных систем (протокол № _11/01 от «_20 » __сентября__ 2001 г.) Заведующий кафедрой _____________________________ Калмыков А. А.. Программа одобрена на заседании Методической комиссии Радиотехнического факультета (протокол № ____ от «____» ____________ 2001 г.) Председатель Методической комиссии _______________ Дружинина О. Г.

Аннотация содержания дисциплины Дисциплина посвящена изучению современных программных средств автоматизированного проектирования радиоэлектронных средств (CAD-систем). Особое внимание уделено изучению пакета PSpice, выполнению проектных процедур схемотехнического этапа проектирования аналоговых электронных схем, интерпретации результатов их выполнения. Подробно изучаются интерфейсы и графические редакторы современных программных комплексов проектирования РЭА. Редактор

Подписано в печать Бумага типографская Уч. – изд. л.

.

Печать офсетная Заказ Издательство УГТУ 620002, Екатеринбург, Мира, 19 ЗАО УМЦ – УПИ 620002, Екатеринбург, Мира, 17

Тираж

Формат 60*84 1/16 Усл. печ. л. Цена “С”