“Este recurso es parte de un complejo metodológico y educativo electrónico en la disciplina Fundamentos del Diseño de Dispositivos Electrónicos, que incluye un plan de estudios, educativo electrónico ...”

-- [ Página 1 ] --

UDC 621.396.6.001.63(042.3)

Revisores:

Fundación Científica Regional de Krasnoyarsk;

Comisión de expertos de la Universidad Federal de Siberia sobre la preparación de complejos educativos y metodológicos

disciplinas

O-75 Fundamentos del diseño electrónico. Versión 1.0 [Electrónica

recurso]: notas de conferencias / S. I. Tregubov, A. V. Sarafanov,

A. A. Levitsky, V. Yu. Bozhko. - Electrón. Dan. (114 MB). – Krasnoyarsk: IPK SFU,

2008. – (Fundamentos del diseño de medios electrónicos: UMKD No. 9-2007 / director creativo.

equipo S.I. Tregubov). – 1 electrón. venta al por mayor disco (DVD). - Sistema. requisitos: Intel Pentium (o procesador similar de otros fabricantes) 1 GHz; 256 MB de RAM; 120 MB de espacio libre en disco; Unidad de DVD;

Adobe Reader 7.0 (o un producto similar para leer archivos pdf).

ISBN 978-5-7638-….-.

número de estado registro en el Centro Científico y Técnico "Informregister" 032070... Este recurso es parte de un complejo educativo y metodológico electrónico en la disciplina "Fundamentos del diseño de dispositivos electrónicos", que incluye un plan de estudios, libros de texto electrónicos "Diseño de equipos en circuito impreso tableros", "Especificaciones técnicas: generación y análisis", “Formalización de diseños y soluciones tecnológicas”, así como instructivos organizativos y metodológicos, lineamientos para el trabajo de laboratorio, diseño de cursos y trabajo independiente de los estudiantes, materiales de control y medición y presentación electrónica.

Se consideran los principales aspectos del diseño de dispositivos electrónicos: organización del diseño, diseño y estructuras portantes, diseño de líneas de comunicación, asegurando la transferencia de información y un funcionamiento confiable, así como el diseño asistido por computadora de placas de circuito impreso y la creación de diseños. documentación. Se proporcionan recomendaciones prácticas para el desarrollo de diversos dispositivos electrónicos.

Acompañado de un banco de materiales de prueba y medición, divididos en temas e implementados sobre la base de un sistema unificado de prueba informática de conocimientos mediante pruebas UniTest 2.0.

Destinado a estudiantes del grupo ampliado de la dirección de formación especializada 210000 - "Ingeniería electrónica, ingeniería de radio y comunicaciones", la dirección de formación de licenciatura 210200.62 - "Diseño y tecnología de medios electrónicos" (especialidad 210201.65, 210202.65).

Se preparó un complejo educativo y metodológico electrónico en la disciplina “Fundamentos del Diseño de Dispositivos Electrónicos” como parte del innovador programa educativo “Reestructuración Estructural del Centro Científico y Educativo “Radioelectrónica””, implementado en la Institución Educativa del Estado Federal de Profesionales Superiores. Educación Universidad Federal de Siberia en 2007.

UDC 621.396.6.001.63(042.3) BBK 32. © Federal de Siberia ISBN 978-5-7638-0752- ISBN 978-5-7638-….-. Universidad, El contenido del recurso está protegido por la ley de derechos de autor. Está prohibida la copia y el uso no autorizados de este producto. Los nombres de software, productos, dispositivos o sistemas que aparecen pueden ser marcas registradas de determinadas empresas.

Subp. para uso 28.05. Volumen 114 MB Krasnoyarsk: Universidad Federal de Siberia, 660041, Krasnoyarsk, Svobodny Ave.,

INTRODUCCIÓN

1. TEMA DEL DISEÑO ELECTRÓNICO

MEDIO

1.1. concepto de diseño

1.2. Estructura y conexiones

1.3. Implementación constructiva de ES

1.4. Componentes del proceso de diseño.

1.5. ciclo de vida ES

1.6. Diseño estructural

1.7. Historia del diseño de ES

Preguntas de control

2. RESTRICCIONES DE DISEÑO.........Conferencia 3

2.1. Estructura y relación de restricciones.

2.2. Limitaciones del método de diseño.

2.2.1. Plazo de diseño

2.2.2. Requisitos integrales de microminiaturización

2.2.3. nivel de conocimiento

2.2.4. El impacto de la informática

2.2.5. Equipo de laboratorio

2.3. Requisitos para cumplir restricciones.

2.4. Datos iniciales para el diseño.

2.5. Especificaciones técnicas: etapa de diseño de un sistema eléctrico.

2.6. Estructura básica de las especificaciones de diseño.

2.7. clasificación ES

2.8. condiciones de uso

2.9. Estandarización de las condiciones de funcionamiento.

Preguntas de control

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -3 CONTENIDOS

3. ESTANDARIZACIÓN EN DISEÑO

MEDIOS ELECTRÓNICOS

3.1. Objetivos y formas de estandarización.

3.2. Niveles de estándares

3.3. Sistemas estándar

3.4. Disposiciones básicas de la ESKD.

Preguntas de control

4. DISPOSICIÓN DE MEDIOS ELECTRÓNICOS.......... Tema 8

4.1. Tareas de diseño

4.2. Metodología general de diseño.

4.3. Jerarquía constructiva

4.4. Métodos para realizar trabajos de diseño.

4.4.1. Diseño analítico

4.4.2. Diseño del modelo

4.4.3. Diseño gráfico

4.5. Realización de trabajos de maquetación en función de la etapa de diseño.

4.6. Tipos de diseño ES

4.7. Problemas de ergonomía al diseñar ES

4.8. Entrada táctil del operador y sus parámetros.

4.9. Características de la percepción visual de la información.

4.9.1. Características espaciales del analizador visual.... Conferencia 11

4.9.2. Características energéticas del analizador visual....... 4.9.3. Características de la información del analizador visual.....Conferencia 12

4.10. Características de la percepción auditiva de la información.

4.11. Características de las condiciones de trabajo del operador humano............ 4.12. Requisitos para niveles de ruido y vibraciones en salas con equipos electrónicos.

4.13. Requisitos para el microclima en habitaciones con equipos electrónicos.

4.14. Requisitos para el lugar de trabajo del operador.

4.15. Estética técnica en el diseño ES.

4.16. Disposición de los paneles frontales ES

4.17. Selección de soluciones de color y textura.

4.18. Codificación de información visual.

4.18.1. Marcado alfanumérico

4.18.2. Marcado simbólico

4.18.3. Marcado de código de color

4.19. Construcción de sistemas para codificar información visual... Preguntas de prueba

5. ESTRUCTURAS DE SOPORTE DE ES

5.1. Jerarquía de estructuras portantes.

5.2. Diseño de bloque

5.3. Diseños de bloques

5.4. Estructuras portantes extranjeras de ES.

5.5. Características de la protección de la vivienda contra influencias externas.... Conferencia 17

5.6. Materiales basicos de construccion

5.6.1. Metales ferrosos y aleaciones.

5.6.2. Aluminio y sus aleaciones.

5.6.3. Cobre y sus aleaciones.

5.6.4. Plástica

Preguntas de control

6. DISEÑO DE INSTALACIÓN 3D Tema 18

6.1. Tipos de instalación eléctrica

6.2. Instalación eléctrica volumétrica.

6.3. Requisitos básicos para la instalación eléctrica.

6.4. Clasificación de líneas de comunicación eléctrica.

6.5. Reglas para diseñar una instalación volumétrica.

6.6. Materiales para instalación volumétrica.

6.7. Conexiones eléctricas

Preguntas de control

7. DISEÑO DE INSTALACIÓN IMPRESO.... Conferencia 20

7.1. Principios básicos del diseño de circuitos impresos......... 7.2. Clasificación de placas de circuito impreso.

7.3. Factores que afectan la calidad del diseño de PCB

7.4. Procedimiento de diseño de PCB

7.5. Análisis de especificaciones técnicas del tablero.

7.6. Selección de clase de precisión y paso de cuadrícula................................. 7.7. Seleccionar el tipo, dimensiones y material de la base de PP.

7.8. Cálculo de elementos de diseño impreso.

7.9. Cálculo de diámetros de agujeros.

7.10. Seleccionar la forma y el tamaño de las almohadillas de contacto

7.11. Cálculo de parámetros del conductor.

7.12. Calculando la distancia entre elementos de un diseño impreso..... Conferencia 23

7.13. Colocación de elementos eléctricos y radio.

7.14. Trazado de elementos impresos

Preguntas de control

8. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE FIBRA ÓPTICA

INFORMACIÓN

8.1. Áreas de aplicación y principales características de las líneas de comunicación de fibra óptica.

8.2. Componentes de los sistemas de transmisión de fibra óptica................................. 8.3. Cables ópticos

8.3.1. Clasificación de cables ópticos.

8.3.2. Principales elementos estructurales de los cables ópticos....... 8.3.3. Requisitos técnicos para cables ópticos.

8.4. Fibras ópticas

8.4.1. Propagación de señal en fibra óptica.

8.4.2. Tipos de fibras ópticas

8.4.3. Características de las fibras ópticas.

8.4.4. Materiales para la fabricación de OV y OK.

Preguntas de control

9. CONCEPTOS BÁSICOS DE CONFIABILIDAD

MEDIOS ELECTRÓNICOS

9.1. Definición del concepto de “fiabilidad ES”

9.2. Indicadores de confiabilidad ES

9.3. Formas de garantizar la confiabilidad de ES

9.4. Métodos de reserva

Preguntas de control

10. FUNDAMENTOS DE PROTECCIÓN DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS CONTRA

IMPACTOS AMBIENTALES...................Conferencia 29

10.1. Características del tipo de seguridad ES.

10.2. Sellado ES

10.3. Clasificación de recubrimientos.

10.3.1. Propiedades de los recubrimientos metálicos.

10.3.2. Propiedades de los recubrimientos de óxido.

10.3.3. Propiedades de los recubrimientos de difusión.

10.4. Recubrimientos de pintura y barniz.

10.4.1. Estructura de designación de recubrimientos de pinturas y barnices.

10.4.2. Características de los recubrimientos de pinturas y barnices.

Preguntas de control

11. FUNDAMENTOS DE PROTECCIÓN DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS CONTRA

IMPACTOS TÉRMICOS

11.1. Características de los tipos de transferencia de calor.

11.2. Transferencia de calor convectiva

11.3. Transferencia de calor radiante

11.4. Conductividad térmica

11.5. Sistemas de refrigeración electrónicos

11.6. Radiadores

11.7. Tubos de calor

Preguntas de control

12. FUNDAMENTOS DE PROTECCIÓN DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS CONTRA

IMPACTOS MECÁNICOS

12.1. Características de las influencias mecánicas.

12.2. Tipos y fuentes de impactos mecánicos operativos.

12.3. Características dinámicas, tipos de fallas y mal funcionamiento de dispositivos electrónicos bajo influencias mecánicas.

12.4. Clasificación y eficacia de los métodos existentes de protección contra impactos mecánicos.

Preguntas de control

13. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Y

PROTECCIÓN DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS CONTRA INTERFERENCIAS... Conferencia 36

13.1. El concepto de “compatibilidad electromagnética”

13.2. Fuentes y receptores de interferencias.

13.3. Protección contra campos eléctricos

13.4. Blindaje magnetostático

13.5. Blindaje del campo electromagnético de radiación................... 13.6. Filtración

Preguntas de control

14. SEGURIDAD

MEDIOS ELECTRÓNICOS

14.1. Clasificación de factores peligrosos.

14.2. Alcance de los requisitos de seguridad................................ 14.3. Clases de equipos de seguridad eléctrica.

14.4. marcado ES

14.4.1. Requerimientos generales

14.4.2. Requisitos para marcar conectores y terminales.

14.5. Proporcionar protección contra descargas eléctricas.... 14.5.1. Requerimientos de diseño

14.5.2. Requisitos de aislamiento

14.5.3. Proporcionar conexión a tierra protectora

14.5.4. Espacios libres y distancias de fuga

14.5.5. Requisitos para terminales y conectores.

14.5.6. Requisitos de los componentes

14.6. Proporcionando resistencia mecánica, resistencia al calor y resistencia al fuego.

14.6.1. Garantizar la resistencia mecánica

14.6.2. Cumplir con los requisitos de resistencia al calor.

14.6.3. Cumplir con los requisitos de resistencia al fuego.

Preguntas de control

15. CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO

VARIOS MEDIOS ELECTRÓNICOS

DESTINOS

15.1. Características de diseño de centrales eléctricas estacionarias terrestres....... 15.2. Características de diseño de sistemas eléctricos transportables terrestres. 15.3. Características de los diseños de ES portátiles terrestres.... 15.4. Características de diseño de ES portátil terrestre

15.5. Características de diseño del ES a bordo.

Preguntas de control

Conclusión

LISTA BIBLIOGRAFICA

Apéndice breve DICCIONARIO TERMINOLÓGICO

La disciplina "Fundamentos del diseño de dispositivos electrónicos" es una de las disciplinas finales del sistema de formación de licenciatura en la dirección 210200.62 "Diseño y tecnología de dispositivos electrónicos".

Los objetivos del estudio de la disciplina son:

dominar los fundamentos del diseño de dispositivos y sistemas electrónicos (ES) viables utilizando métodos modernos para construir estructuras de ES;

Dominar los métodos modernos para diseñar ES efectivos que garanticen un alto nivel de características técnicas y operativas y capacidad de fabricación de ES.

Módulo 1. Organización del diseño de los ES Módulo 2. Disposición y estructuras de soporte de los ES Módulo 3. Garantizar la transferencia de información. Diseño de líneas Tema 8. Líneas de transmisión de información de fibra óptica Módulo 4. Garantizar el funcionamiento confiable de los ES Tema 10. Fundamentos de la protección de los ES de las influencias ambientales Tema 13. Compatibilidad electromagnética y protección de los ES contra interferencias Tema 15. Características del diseño de ES para diversos fines . Perspectivas para el desarrollo de diseños de SE El material discutido en el curso teórico está estructurado en 15 temas, que se combinan en cuatro módulos (Tabla B.1).

El número total de conferencias es 42. Al final de cada módulo hay preguntas de prueba para la autoevaluación.

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -10 MATERIA DE DISEÑO ELECTRÓNICO

MEDIO

1.1. Concepto de diseño.

1.2. Estructura y conexiones.

1.3. Implementación constructiva de ES.

1.4. Componentes del proceso de diseño.

Al igual que con la invención del primer dispositivo de radio por A. S. Popov (1895), hoy en la fabricación de dispositivos radioelectrónicos modernos se resuelve la cuestión de crear un diseño u otro. Si la idoneidad para el funcionamiento de los primeros dispositivos de radio estaba determinada únicamente por la calidad de la señal transmitida, entonces los dispositivos modernos no sólo debían funcionar bien, sino también ser reparables, fácilmente personalizables, tener una apariencia estética, etc. Para cada tipo específico de equipo, los requisitos enumerados tienen un significado diferente (Fig. 1.1).

La mayoría de estos requisitos, por ejemplo, como facilidad de mantenimiento, mantenibilidad, compatibilidad eléctrica, magnética y térmica, operabilidad en condiciones operativas especiales, están garantizados por el diseño del producto.

Entonces ¿qué es un diseño?

proporcionar modernización (actualización).

Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -11 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS Un diseño es un objeto complejo en el que se pueden identificar sus partes o elementos constitutivos y la conexión o interacción entre elementos y entre elementos y el entorno externo.

Según la definición anterior del concepto de "estructura", las conexiones se dividen en dos grupos: internas y externas (Fig. 1.2).

Las conexiones internas son conexiones entre elementos dentro de una estructura.

Estos suelen incluir geométricos, magnéticos, eléctricos, ópticos, etc.

Las conexiones externas muestran la relación entre una estructura o sus elementos y el entorno externo. Este grupo de conexiones incluye conexiones con el objeto en el que está instalado el ES, conexiones con un operador humano, etc.

Además, el último grupo de conexiones se puede dividir en directas e indirectas: telecontrol, telecontrol, etc.

Las conexiones en las construcciones determinan su esencia, sus propiedades, es decir, la medida de la diferencia o similitud de las construcciones.

INTERNET

instalaciones

USUARIO

Las conexiones no son conceptos abstractos, sino una realidad, por ejemplo: conexiones mecánicas mediante conexiones de fijación, conexiones magnéticas entre inductancias, conexiones galvánicas mediante cables, conexiones químicas entre el medio ambiente y el objeto y, como resultado, la aparición de corrosión. Así, Fundamentos del Diseño de Equipos Electrónicos: Apuntes de Clase -12 TEMA DEL DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS Un diseño es un cuerpo material con una variedad de elementos y conexiones que determinan sus propiedades.

Un rasgo característico del diseño ES es la capacidad de convertir conexiones eléctricas, electromagnéticas, magnéticas y, en algunos casos, ópticas.

Las conexiones (un grupo de conexiones) determinan las propiedades de una estructura. Por ejemplo, una propiedad como la mantenibilidad está garantizada por determinadas conexiones mecánicas y geométricas, es decir, por una determinada disposición de los elementos estructurales y su fijación.

Cuantitativamente, las propiedades están determinadas por parámetros que caracterizan numéricamente las propiedades de la estructura. Por ejemplo, la propiedad "confiabilidad del producto" se especifica mediante parámetros como el tiempo medio entre fallas y el tiempo medio entre fallas, expresado en valores específicos.

Cualitativamente, las propiedades de una estructura se reflejan en las estructuras.

Por lo tanto, al utilizar una estructura diferente de tres tipos de elementos: transistores, resistencias y condensadores, se pueden obtener dispositivos con diferentes propósitos funcionales, sin siquiera cambiar los valores y tipos de elementos.

Entonces, el diseño de un dispositivo electrónico es un conjunto de cuerpos físicos y sustancias creados artificialmente por el hombre, con una determinada estructura y parámetros, diseñados para realizar funciones específicas, principalmente para convertir señales eléctricas.

Cualquier diseño de ingeniería de radio, cualquier dispositivo de ingeniería de radio se puede representar como un sistema.

El sistema significa:

Un arreglo regular u ordenado que consta de elementos o partes interconectadas y que funcionan como un todo;

Conjunto o grupo de elementos necesarios para realizar determinadas operaciones.

Por "sistema radioelectrónico" entendemos un conjunto de nodos y bloques interconectados que pueden asumir una gran cantidad de estados que aseguran el desempeño de las funciones asignadas al sistema para la transmisión, almacenamiento y transformación de información.

El sistema incluye dispositivos radioelectrónicos de diversa complejidad, como dispositivos, bloques, conjuntos, piezas, etc.

Demos definiciones de los principales productos ES.

Complejo: dos o más productos que no están conectados por el fabricante mediante operaciones de ensamblaje y están destinados a cumplir un propósito (ver Fig. 1.2).

Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: apuntes - 13 TEMA DEL DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS Un conjunto son dos o más productos que no están conectados en el fabricante mediante operaciones de ensamblaje y están destinados a fines auxiliares. Por ejemplo, un conjunto de repuestos (equipo de repuesto), un conjunto de herramientas.

Una unidad de ensamblaje es un producto que consta de dos o más partes con el uso obligatorio de operaciones de ensamblaje que permiten combinar los elementos que lo componen en un solo todo (Fig. 1.3).

Una pieza es un producto elaborado a partir de un material homogéneo en cuanto a marca y nombre sin el uso de operaciones de ensamblaje. Está permitido utilizar soldadura, soldadura y pegado local (Fig. 1.4).

En las unidades de montaje, según la jerarquía estructural, se pueden distinguir tres niveles: dispositivos, bloques y conjuntos.

El dispositivo es una unidad de ensamblaje diseñada para uso operativo independiente (Fig. 1.5).

Un bloque es una unidad de montaje estructural y funcionalmente completa, formada por subbloques, casetes y elementos eléctricos y radioeléctricos (ERE), que no tiene una finalidad operativa independiente (Fig. 1.6).

Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -14 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS Fig. 1.7. Unidad: a – unidad impresa; b – submódulo medido... La unidad es una unidad de ensamblaje que consta de un número limitado de piezas y tiene autonomía constructiva (Fig. 1.7, a). Una unidad funcional tiene autonomía constructiva y funcional: un dispositivo diseñado para realizar una o un número limitado de funciones (Fig. 1.7, b).

Los bloques, subbloques y unidades funcionales se pueden fabricar estructuralmente en forma de casete: una unidad de ensamblaje funcional y estructuralmente completa, que consta de un número limitado de subbloques ubicados en uno o varios planos, encerrados en una estructura de marco, en la pared trasera de en el que hay un conector enchufable (Fig. 1.8).

En la terminología del Sistema Unificado de Documentación de Diseño (USKD), todos los productos se clasifican únicamente como complejo, kit, unidad de ensamblaje y pieza.

1.4. Componentes del proceso de diseño Como se señaló, cualitativamente las propiedades de una estructura se reflejan en las estructuras, que se definen como una conexión estable entre elementos estructurales. En otras palabras, cada estructura determina un determinado grupo de propiedades, y en este sentido se puede observar la falta de ambigüedad entre estructura y propiedades. Esta dependencia permite repetir Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -15 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS 1.4. Los componentes del proceso de diseño son la consistencia del producto, porque diseños idénticos tendrán las mismas propiedades (Fig. 1.9).

Sin embargo, lo contrario: en el caso general no se produce la falta de ambigüedad de las propiedades y la estructura de la estructura, lo que predetermina la naturaleza creativa del diseño. Por supuesto, existe cierta formalización de los resultados obtenidos, la participación del CAD, pero esto no reduce la participación creativa del desarrollador, ya que al final todas las decisiones las toma una persona.

El hecho de que diferentes estructuras tengan las mismas propiedades permite optimizar los diseños. Es necesario hacer aquí una advertencia. Dado que una estructura tiene muchas propiedades M, entonces, en el caso general, para diferentes estructuras M1 = M2 = M3... etc.

Las estructuras y los parámetros de diseño están en conexión funcional entre sí y, por lo tanto, las propiedades del diseño ES se reflejan en los parámetros. Sin embargo, el conocimiento únicamente de las estructuras y parámetros no nos permite resolver la cuestión de las capacidades operativas de una estructura determinada, la magnitud y la naturaleza de los impactos en la estructura bajo la cual puede realizar sus funciones. De ello se deduce que un diseño se caracteriza no sólo por las estructuras y parámetros, sino también por los impactos sobre ellos. Estos impactos son la esencia de las características de las conexiones entre la estructura y el medio ambiente, el objeto y el operador humano, y pueden derivarse de la variedad general de conexiones entre la estructura.

Diseño K Diseño Cualquier estructura se caracteriza por muchas estructuras (S), muchos parámetros (F) y muchas influencias (X). Así, por un lado, una estructura se puede representar como un conjunto de elementos en determinadas conexiones, por otro lado, cualquier estructura es un conjunto de muchas estructuras y parámetros, además, puestos de acuerdo con una variedad de influencias. Matemáticamente, esto se puede escribir como donde S = f(X), F = f(X).

El proceso de desarrollo de un ES se presenta en la Fig. 1.10. Al desarrollar un diseño, las especificaciones técnicas (entrada) estipulan parte del conjunto de estructuras (E1, E2, E3, etc.), parámetros (parámetros principales) e impactos (condiciones de operación). La tarea del diseñador es identificar y reflejar en la documentación (salida) una variedad de estructuras y parámetros hasta tal punto que la fabricación de la estructura en producción sea posible de manera inequívoca y de un diseño que corresponda a los datos iniciales.

Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes - 16 MATERIA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS 1.4. Componentes del proceso de diseño Por lo tanto, el diseño de un ES es un proceso cuyo resultado es parte de un conjunto de estructuras y parámetros, adaptados a un conjunto de influencias y reflejados en la documentación de diseño.

A partir de los datos iniciales se resuelve la cuestión de la selección y, si es necesario, el desarrollo de elementos estructurales y componentes entrantes.

Un punto extremadamente importante es la elección del elemento base. Si cambiar la estructura del sistema durante el proceso de diseño se puede llevar a cabo con relativamente poca pérdida de tiempo y dinero, entonces cambiar el sistema de elementos en las etapas posteriores del diseño en la mayoría de los casos se asocia con una reestructuración significativa de la producción.

Al elegir un sistema de elementos, generalmente se centran en la posibilidad de implementar funciones específicas, velocidad, confiabilidad, peso, dimensiones, consumo de energía, inmunidad al ruido, capacidad de fabricación y uso.

La elección de un sistema de elementos, junto con los métodos estructurales, determina en gran medida las características de confiabilidad del sistema diseñado.

Actualmente, existe una tendencia hacia el uso generalizado en el diseño de microcircuitos y microconjuntos ES, en particular microprocesadores.

Los equipos sobre microcircuitos y microconjuntos se caracterizan por las siguientes características:

la capacidad de implementar ES complejos en forma de dispositivos de un solo bloque;

Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -17 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS 1.4. Componentes del proceso de diseño que garantizan una alta confiabilidad;

la posibilidad de aumentar las tensiones térmicas de 3 a 5 veces;

Aumento significativo de la resistencia a vibraciones e impactos y la estabilidad de las estructuras debido a la ausencia o la pequeña cantidad de piezas grandes y masivas;

asegurando una mayor resistencia a las influencias externas debido a un aumento en el número de productos sellados.

La formación de especificaciones técnicas (TOR), estructuras iniciales, parámetros, influencias y selección de la base de elementos nos permiten pasar a la siguiente etapa en el proceso de diseño de un ES: identificar y organizar estructuras y parámetros de diseño. Esta etapa incluye la selección, análisis y determinación analítica de estructuras y parámetros, su modelado y, en algunos casos, la coordinación de estructuras y parámetros de diferentes tipos, teniendo en cuenta influencias externas. Las tareas de esta etapa se resuelven utilizando varios métodos de diseño de ES. Como resultado, se determina un conjunto de estructuras y parámetros de diseño que corresponden a los datos iniciales, incluidas las influencias externas.

La última etapa del proceso de diseño de ES es la preparación de la documentación, el reflejo en ella de múltiples estructuras y parámetros, es decir, la formalización de la información obtenida durante el proceso de diseño, necesaria para la fabricación y operación de la estructura, tomando en cuenta ciertas restricciones.

Las restricciones se establecen, por regla general, en forma de especificaciones técnicas de diseño y contienen datos tácticos y técnicos (TTD) del producto en determinadas condiciones de funcionamiento. Además, la capacidad de fabricación del diseño impone ciertas restricciones: cuanto más avanzado tecnológicamente sea el producto, más fácil será de fabricar y menor será el costo de fabricación del producto. Las restricciones de estandarización están asociadas con requisitos de capacidad de fabricación. Para simplificar la preparación de la producción, se estandarizan, por ejemplo, los elementos de fijación. StanFundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -18 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS 1.4. Se estandarizan los componentes del proceso de diseño, o al menos se unifican los tipos y clasificaciones de elementos activos y pasivos. Para simplificar y formalizar inequívocamente la información sobre el dispositivo, se han introducido reglas uniformes para la construcción de software, diseño y documentación tecnológica. Además, debido a la interacción constante del ES con el operador humano (usuario), el producto terminado debe cumplir con los requisitos de estética y ergonomía.

Independientemente del propósito del ES, se deben tener en cuenta las siguientes propiedades y conexiones básicas al diseñarlos (Fig. 1.11).

1. Conexiones necesarias para el desempeño de funciones específicas:

eléctrico (determinar la elección de las conexiones de instalación);

geométrico (determinar el diseño del producto);

mecánico (determinar la elección de materiales y opciones de fijación).

2. Propiedades que determinan la compatibilidad con ES:

compatibilidad con el objeto de instalación:

posibilidad de alojamiento;

posibilidad de fijación;

conectividad;

exclusión de interferencias de otros ES;

compatibilidad térmica;

Compatibilidad electroquímica (selección de materiales y revestimientos que trabajen entre sí sin provocar corrosión);

Compatibilidad electromagnética;

compatibilidad con el operador humano, satisfaciendo los requisitos técnicos de estética y ergonomía.

3. Conexiones que aseguren el funcionamiento confiable del producto en determinadas condiciones de operación. La confiabilidad está determinada por propiedades como la capacidad de almacenamiento (proporcionada por la protección durante el almacenamiento y el transporte), confiabilidad y durabilidad (proporcionada principalmente por la protección contra influencias externas), mantenibilidad (proporcionada por el diseño y el tipo de fijación).

4. La fabricabilidad es una propiedad de diseño que tiene en cuenta las condiciones de producción (masterabilidad, tiempo y costo de producción).

5. Patentabilidad (pureza de la patente – la presencia de propiedades del objeto en relación con ciertos países que no están incluidos en los documentos de protección emitidos en esos países; patentabilidad – la presencia de todos los signos de una invención en una solución técnica).

Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -19 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS 1.4. Componentes del proceso de diseño 1.5. Ciclo de vida de ES.

1.6. Ingeniería de diseño.

1.7. Historia del diseño de ES.

Preguntas de control.

La fabricación de una estructura siempre va precedida de su desarrollo, es decir.

un proceso de investigación integral que finalmente produce los resultados deseados. Para equipos radioelectrónicos, por ejemplo, se lleva a cabo el desarrollo de indicadores tácticos y técnicos básicos, el desarrollo de diagramas estructurales, funcionales y de otro tipo, la forma geométrica y las dimensiones se desarrollan teniendo en cuenta las conexiones espaciales, eléctricas y electromagnéticas.

En general, las principales etapas del ciclo de vida (LC) de un ES se presentan en la Fig. 1.12.

Concepto Publicidad Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -20 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS Cualquier diseño o sistema comienza con una representación abstracta de un plan mental creado por la imaginación del diseñador. Esta representación de un nuevo sistema nunca aparece de forma completa y elaborada.

Para materializar un modelo abstracto de un nuevo SE es necesario diseñarlo, es decir, después del concepto comienza el desarrollo, que se puede dividir en dos etapas (Fig. 1.13).

En el proceso de trabajo de investigación científica (I + D), se lleva a cabo un análisis del sistema, es decir, definir objetivos, encontrar las principales formas y elegir métodos para resolver un problema determinado, encontrar principios para implementar dispositivos y elaborar especificaciones técnicas (TOR).

Durante el proceso de desarrollo del diseño experimental (I+D) se lleva a cabo lo siguiente:

producción de un conjunto de documentación de diseño (CD);

producción de un prototipo;

pruebas de prototipos;

producción de documentación de diseño en serie.

Según ESKD, las etapas de desarrollo se pueden presentar en forma de los siguientes proyectos (Fig. 1.14):

diseño preliminar (propuesta técnica);

diseño preliminar (DE);

diseño técnico (TP);

borrador de trabajo (DP).

En la figura 1 se muestra una composición aproximada del trabajo realizado en la etapa de investigación. 1.16, la composición aproximada del trabajo realizado en la etapa de I+D se muestra en la Fig. 1.17.

Simultáneamente con el desarrollo de la documentación de diseño para una muestra en serie, se está desarrollando la tecnología de producción: antes de comenzar la producción en serie, es necesario tener dibujos e instrucciones, un área de producción, equipos y métodos de prueba, así como equipos de prueba.

Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: apuntes -21 TEMA DE DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS La base para la realización del trabajo en cada etapa de diseño es una especificación técnica (TOR).

En producción se fabrican inicialmente componentes y bloques, luego se realiza el montaje de dispositivos, armarios y racks y, finalmente, se monta todo el sistema eléctrico.

Algunos sistemas ES se crean en solo una o unas pocas copias, mientras que otros se cuentan por millones. El tiempo de producción de algunos dispositivos se calcula en semanas y, para algunos sistemas de ingeniería de radio (RTS), en decenas de años. Para futuros mantenimientos y reparaciones, también se fabrican repuestos y equipos (SPTA).

Los dispositivos fabricados se transportan al lugar de instalación y operación. Muchos sistemas ES se transportan al sitio desmontados y se ensamblan en el sitio o en sus alrededores.

La vida útil de muchos sistemas complejos se mide en décadas.

Los productos están sujetos a descontinuación en los siguientes casos:

Dominar la producción de un nuevo producto con características técnicas y/o indicadores técnicos y económicos superiores;

falta de orden durante tres o más años por falta de demanda;

Identificación durante la operación de propiedades que afectan negativamente la salud humana y el medio ambiente.

Cuando un producto deja de producirse, el diseño original y la documentación tecnológica son almacenados por la empresa que posee los originales para la posibilidad de emitir repuestos y realizar trabajos de reparación, y se le realizan cambios durante todo el período de almacenamiento del producto. documentación.

Para reproducir el producto durante su ciclo de vida, también se conservan equipos tecnológicos especiales.

El desmantelamiento del último modelo significa el fin de toda la generación de este sistema.

Las etapas de “Publicidad” y “Ventas” pueden cubrir un largo período de existencia del sistema. En particular, los sistemas ES destinados a uso militar pueden venderse antes de que haya comenzado el diseño del sistema. Como regla general, la publicidad de un producto comienza con el lanzamiento de su producción en masa.

Las actividades de ventas pueden variar. Por ejemplo, la compra de equipos viejos a la población aumenta la demanda de nuevas marcas de productos de suministro de energía.

Las actividades de ventas también incluyen el diseño de productos en formas de diseño específicas. Por ejemplo, las peculiaridades de la percepción psicológica de una persona son tales que la mirada se detiene primero en los objetos animados y, principalmente, en el rostro de una persona. Por lo tanto, el diseño compositivo de los paneles frontales de ES, estilizados para parecerse a un rostro humano (Fig. 1.15), a menudo conduce a un aumento en las ventas de dichos productos.

Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -22 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS Fig. 1.15. Diseño de los paneles frontales de computadoras personales:

Etapas del ciclo de vida del producto presentadas en la Fig. 1.12, se puede pedir a tiempo no del todo, sino parcialmente. Algunas etapas deben preceder a otras y, en consecuencia, deben ordenarse en el tiempo. Por ejemplo, el equipo debe fabricarse antes de ponerse en funcionamiento.

Para algunas etapas, no importa realizar el pedido a tiempo. Por lo tanto, algunos nodos y bloques de equipos se pueden diseñar antes o después de que otros nodos estén listos. Finalmente, las etapas pueden superponerse en el tiempo.

Varias opciones para organizar las etapas del ciclo de vida dependen del ES específico. A veces es posible iniciar la producción incluso antes de que se complete el diseño. Si el lanzamiento tiene éxito, el primer conjunto se producirá más rápido de lo esperado. Pero si surgen dificultades imprevistas durante el proceso de diseño, esa prisa puede provocar importantes pérdidas de tiempo y dinero.

La radioelectrónica, y con ella el diseño, ha experimentado muchos avances en su desarrollo, provocados por el desarrollo de nuevos rangos de ondas, nuevos métodos de generación de señales, etc. Sin embargo, los métodos de desarrollo de sistemas electrónicos han cambiado poco. Tres niveles de desarrollo se han vuelto tradicionales. En el primer nivel, considerado el más alto, se determinan los problemas funcionales del sistema electrónico, se consideran los principios técnicos de su solución y se determinan las características del equipo como potencia y longitud de onda, métodos de emisión y recepción de señales.

El primer nivel finaliza con el desarrollo de un diagrama estructural del ES y la determinación de los requisitos funcionales para sus bloques.

En el segundo nivel de diseño se realiza el desarrollo de diagramas de circuitos de bloques con base en los requisitos definidos en el primer nivel de diseño.

Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: apuntes -23 MATERIA DE DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS Y, finalmente, en el tercer nivel se diseñan los equipos y se desarrollan los procesos tecnológicos para su producción. Este nivel ha estado tradicionalmente en manos de las decisiones tomadas en el primer y segundo nivel de diseño, lo que dejaba muy poco espacio para la actividad creativa del ingeniero de diseño.

Algoritmo para realizar trabajos en el primer y segundo nivel de desarrollo, es decir. diseño, mostrado en la Fig. 1.16.

El diseño es el desarrollo de los principales indicadores de un sistema de ingeniería de radio y las formas de su implementación práctica. El resultado del diseño es un conjunto de datos que pueden servir de base para el desarrollo de los documentos técnicos necesarios para la fabricación y funcionamiento del dispositivo.

Definición Formulación de características de los sistemas de investigación Formulación Formulación Proceso de nacimiento de nuevas ideas Fig. 1.16. Alcance aproximado del trabajo en la etapa de diseño La tercera etapa de desarrollo se llama tradicionalmente diseño.

El alcance del trabajo realizado en esta etapa se presenta de forma general en la Fig. 1.17.

El diseño es el proceso de elegir una estructura, relaciones y conexiones espaciales y energéticas con el medio ambiente y los objetos de los cuerpos físicos, sus materiales y procesamiento, estableciendo valores cuantitativos, utilizando los cuales es posible fabricar un producto que cumpla con requisitos específicos.

Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: notas de clase -24 TEMA DE DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS El resultado final del proceso de diseño es un conjunto de documentos técnicos que reflejan el conjunto completo de estándares especificados para un producto recientemente desarrollado.

Por tanto, el diseño es una parte integral del proceso de desarrollo de SE.

Actualmente, existe una tendencia a incrementar el papel del diseñador no sólo en el segundo, sino también en el primer nivel de desarrollo de ES. Esto se debe a lo siguiente:

El advenimiento de la microelectrónica y el desarrollo de la física del estado sólido llevaron al hecho de que para desarrollar diagramas de circuitos y determinar los principios para crear un nuevo sistema electrónico, se hizo necesario involucrar a diseñadores experimentados que pudieran evaluar ciertas opciones para la construcción. RTS desde el punto de vista de la creación de equipos altamente eficientes cuyo uso sea económicamente viable;

Al desarrollar equipos de montaje en bastidor y tipo casete, el diseñador participa en todos los niveles del diseño. A partir de diseños de equipos cualitativamente nuevos, surgen posibilidades cualitativamente nuevas para su uso. Para crear tales estructuras, el ingeniero de diseño debe tener conocimientos fundamentales en el campo de la física del estado sólido y la radioelectrónica.

Hoy en día, la participación de un ingeniero de diseño en todas las etapas del desarrollo de ES es un factor decisivo en el progreso científico y tecnológico en esta área.

Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: apuntes -25 TEMA DE DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS Desarrollo de especificaciones técnicas determinación de los requisitos de diseño para una estructura determinación de los requisitos para el diseño del diseño seleccionado Selección de diseño de una forma (configuración) Desarrollo aclaración de las dimensiones generales de la estructura selección de métodos para sujetar componentes Desarrollo de instalación eléctrica - Desarrollo de piezas y conjuntos Fig. . 1.17. Alcance aproximado del trabajo en la etapa de diseño En la Fig. La Figura 1.18 muestra convencionalmente la contribución de un ingeniero de circuitos y un ingeniero de diseño en el diseño de ES de varios niveles jerárquicos para diferentes generaciones de ES.

Por lo tanto, es posible "vincular" el proceso de diseño con otras etapas del desarrollo de ES, como se muestra en la Fig. 1.19.

La principal tarea de diseño es obtener un ES eficaz (figura 1.20).

Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -26 MATERIA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS 1.6. Diseño estructural Fig. 1.18. Aportes del Ingeniero de Circuitos y Diseño

CONSTRUCCIÓN

Arroz. 1.19. Conexión del proceso de diseño con otras etapas de viabilidad del desarrollo de ES Minimización de costos operativos para el desarrollo Fabricabilidad y estandarización Fig. 1.20. Requisitos básicos para el proceso de creación de un ES eficaz Conceptos básicos del diseño de equipos electrónicos: notas de clase -27 TEMA DEL DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS La efectividad de los equipos electrónicos está determinada en gran medida por las decisiones tomadas en las etapas de investigación y desarrollo.

La construcción de equipos de radio se inició a finales del siglo XIX. simultáneamente con el desarrollo de la tecnología radioeléctrica. Para los primeros diseños, la base era una caja de madera, en cuyas paredes se colocaban las piezas necesarias.

Dado que en los primeros dispositivos de radio el número de cascadas era pequeño, sólo se blindaban los inductores. A medida que aumentó el número de etapas y la ganancia, surgió la necesidad de blindaje entre etapas.

A finales de los años 1920. Apareció un chasis metálico sobre el que se ubicaron los elementos, lo que permitió reducir las conexiones no deseadas a través del campo electromagnético. Al mismo tiempo, aparecieron estructuras de estanterías para productos, es decir, un sistema complejo se dividió en bloques ubicados uno encima del otro.

Desde mediados de los años 50. En el último siglo, el nivel de complejidad de las FER aumenta considerablemente. La gran radiación térmica de las lámparas creó dificultades fundamentales en el diseño de las FER debido al aumento del calentamiento interno de los dispositivos.

El problema se solucionó gracias al uso de transistores, que ya estaban disponibles comercialmente en aquel momento.

La aparición de computadoras que constan de una gran cantidad de cascadas idénticas llevó a la creación de módulos-unidades estructurales similares.

El resultado de la búsqueda de métodos de fabricación que puedan aumentar la productividad laboral a través de la automatización ha sido su uso desde principios de los años cincuenta. edición de circuitos impresos, y a mediados de la década de 1960. con la llegada de la microelectrónica: métodos de producción en grupo.

Durante el siglo pasado, ha habido un cambio de cinco generaciones de ES. Se considera que la principal característica distintiva de la generación es la base de elementos y el método de diseño (Tabla 1.1):

en la primera generación de ES se utilizaron tubos de electrones, ERE montados de gran tamaño y el método de bloques;

en el segundo, transistores, dispositivos eléctricos electrónicos en miniatura, método modular;

en el tercero, circuitos integrados (CI) con un pequeño grado de integración (100-1000 células/edificio), método de nodos funcionales;

Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: notas de clase -28 TEMA DE DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS en el cuarto - circuitos integrados a gran escala (LSI) y circuitos integrados a muy gran escala (VLSI), componentes funcionales, método de nodo funcional;

La quinta generación de ES (actual) se caracteriza por el uso de dispositivos con microprocesadores, un aumento en el servicio y el uso de un método de nodo funcional.

Además de las características señaladas, con el desarrollo de los diseños de ES, los materiales utilizados y el diseño de ES cambiaron.

en los años 30 El siglo pasado se hizo una transición de una tecnología imperfecta de amplificación directa (receptores de radio con ojivas, EChS, EKL, etc.) a superheterodinos. Este último funcionaba con lámparas de metal y proporcionaba parámetros suficientes para una recepción fiable de potentes emisoras de radio de todo el mundo en una antena exterior. Entre estos destacamos el 6N1 y el SVD de diversas modificaciones, que se han convertido en receptores de radio masivos para los radioescuchas urbanos. También existían receptores de baterías (RPK, BI-234, etc.) para zonas que no disponían de redes de corriente alterna. En esos años también se produjeron receptores detectores (Fig. 1.21).

"Radiolina". El primer 4NBS-6 doméstico (receptor de radio de cuatro tubos. Modelo 1924. Batería confiable). Modelo 1939

Fábricas de baja corriente. (Exposición de la planta de Voronezh "Electrosignal"

Museo Politécnico de Moscú) Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: apuntes -29 TEMA DE DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS Receptor con sintonización fija Radiola “Octava”. Modelo 1957

Radiola "Rigonda-estéreo". Modelo 1964. La primera radio estéreo soviética.

Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: notas de clase -30 TEMA DEL DISEÑO DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS En 1946, se había desarrollado una gran serie de receptores de radio en la URSS, que luego fueron producidos por varias fábricas y se distinguían por una amplia variedad de soluciones fundamentales y de diseño. . Entre ellos se encuentran tanto modelos de tubos pequeños producidos en masa (Moskvich, Record) como receptores complejos y costosos (Marshal, Leningrado). La calidad de los receptores y su diseño han mejorado significativamente. Los receptores multitubulares de aquellos años todavía pueden satisfacer con su rendimiento a los oyentes de radio sofisticados (Fig. 1.22).

década de 1950 se convirtió en la “edad de oro” de la radio por tubo soviética. Fue entonces cuando se logró la relación calidad-precio óptima para una radio doméstica. A finales de la década, el uso generalizado de tubos de radio tipo dedo permitió mejorar las características de peso y tamaño. Sin embargo, el receptor Mir del modelo 1952, montado sobre las “viejas” lámparas octales, sigue siendo, en opinión de muchos especialistas y radioaficionados, el mejor en términos de calidad y estabilidad de recepción entre los dispositivos de esa época. Las fábricas compitieron en el desarrollo de una variedad de esquemas y cajas, que aún deleitan la vista con su hermoso revestimiento (Fig. 1.23).

La década de 1960 estuvo marcada por la universalización tanto del diseño de circuitos como de las soluciones de diseño para receptores de radio. La base para ello fue la introducción en la producción de tecnologías rentables de cableado impreso y la reducción del coste de los componentes electrónicos en la producción en masa. El “sabor de la época”, tan característico de los receptores de alta calidad fabricados a mano de años anteriores, comenzó a desaparecer del “aspecto” de los receptores. Incluso la llegada de la gama VHF no nos permitió olvidar el sonido “aterciopelado” de los viejos “monstruos”. El más extendido fue el circuito receptor de clase II, desarrollado a finales de los años cincuenta. y replicado en muchos modelos de diseño “impersonal”. Se sacrificaron indicadores de calidad en aras de la reducción de costos. De los receptores de esa época, fue interesante el "Festival", que tenía control remoto de volumen, sintonización y rango desde un control remoto con un cable del grosor de un dedo. Estos años fueron la época del declive de los "armarios de música": se acercaba la época de los transistores (Fig. 1.24).

Actualmente, los elementos de acero de las estructuras portantes han sustituido a los de aluminio, el plástico ha sustituido a la madera y, en algunos casos, a los metales.

1. ¿Qué se entiende por el término “diseño”? ¿Cuál es su esencia?

2. ¿Qué tipos de diseños de ES existen?

3. Enumere las propiedades que caracterizan más completamente cualquier diseño de ES.

4. ¿Qué propiedades y conexiones básicas, independientemente del propósito, se deben tener en cuenta al diseñar un ES?

5. Nombra las principales etapas del ciclo de vida del ES.

6. Enumere el alcance aproximado del trabajo realizado en la etapa de investigación.

Fundamentos del diseño de medios electrónicos: apuntes -31 TEMA DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELECTRÓNICAS 7. Definir los conceptos de “diseño” y “construcción”.

¿Cómo se caracterizan estos procesos?

8. ¿En qué casos los productos están sujetos a descontinuación?

9. ¿Cuál es la principal tarea de diseño?

10. Describa las principales etapas en la historia del desarrollo del diseño de ES.

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -32 LIMITACIONES DEL DISEÑO 2.1. Estructura y relación de restricciones.

2.2. Limitaciones del método de diseño.

2.2.1. Plazos de diseño.

2.2.2. Requisitos para una microminiaturización integral.

2.2.4. La influencia de la tecnología informática.

2.2.5. Equipo de laboratorio.

2.3. Requisitos para el cumplimiento de restricciones.

2.1. Estructura y relación de restricciones Como se mencionó anteriormente, el conocimiento únicamente de las estructuras y parámetros del sistema no nos permite resolver la cuestión de las características operativas de una estructura determinada, es decir, el diseño se caracteriza no solo por las estructuras y parámetros, sino también por las influencias bajo las cuales puede operar.

Las condiciones de operación son las restricciones definitorias impuestas al diseño del ES.

Además, a la hora de desarrollar un diseño, se enfrentan a limitaciones asociadas a la imperfección y, en muchos casos, a la falta de métodos para seleccionar determinadas soluciones de diseño y tecnológicas. Si en los primeros años de la revolución científica y tecnológica fue posible aprovechar la experiencia de crear diseños anteriores, ahora a menudo esta experiencia no está disponible, ya que la creación de nuevos sistemas ES se basa en principios completamente diferentes para la implementación de productos. Por tanto, la adherencia mecánica a los métodos desarrollados conduce a la creación de un sistema eléctrico que no es resistente a la obsolescencia.

Como se señaló en la conferencia anterior, al pasar de una generación de sistemas electrónicos a otra, hay un aumento en la contribución del ingeniero de diseño al diseño de productos en cualquier nivel, desde el sistema hasta los componentes. Esta circunstancia llevó a la sustitución del término "diseño" por el término "diseño de ingeniería", lo que refleja la redistribución de los roles de los desarrolladores de ES en el ciclo general de trabajo de diseño y construcción.

La tarea del diseño de ingeniería es desarrollar sistemas bajo ciertas restricciones impuestas por el método de solución, asegurando el desempeño óptimo de la tarea bajo algunas restricciones impuestas a la solución.

Fundamentos del diseño electrónico: notas de clase -33 LIMITACIONES DEL DISEÑO Requisitos para la microminiaturización compleja de la tecnología informática Fig. 2.1. Composición de las restricciones de diseño Si el primer grupo de restricciones se relaciona con el método de diseño y afecta el resultado indirectamente, entonces el segundo grupo se relaciona directamente con el resultado del diseño, es decir, con el diseño del ES (Fig. 2.1).

Las limitaciones a la posibilidad de utilizar un método de diseño particular, incluido el modelado de los procesos que ocurren en el ES, las determina la empresa desarrolladora en función de su potencial de recursos. El cliente, por regla general, no influye en la determinación de dichas restricciones. Para este último, solo es importante el resultado: equipo específico, dispositivo, sistema informático, etc., por lo que formula requisitos solo para el resultado del diseño, que se reflejan en las especificaciones técnicas (TOR) junto con los plazos de diseño.

Las restricciones al resultado del diseño se discutirán por separado. En esta conferencia consideraremos sólo las limitaciones impuestas al método de diseño ES.

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -34 LIMITACIONES DEL DISEÑO 2.2. Limitaciones del método de diseño Con el ritmo actual y cada vez más acelerado del progreso científico y tecnológico, la máxima reducción del tiempo de diseño se está convirtiendo en uno de los principales requisitos del proceso de diseño. De hecho, a medida que aumenta el tiempo de diseño, se pierde la novedad y originalidad de las soluciones utilizadas en el proyecto. Al no haberse implementado aún, el proyecto puede quedar obsoleto y perder su significado. Por tanto, una de las principales características del proceso de diseño es su transitoriedad.

Desde el inicio del diseño hasta el lanzamiento de una muestra en serie, pasa un cierto período de tiempo, y cuanto más largo, más complejo es el producto. Este período generalmente consta de las siguientes etapas:

diseño;

fabricación;

depuración en fábrica y acabado del prototipo;

pruebas industriales;

realizar cambios basados ​​en los resultados de las pruebas;

pruebas estatales y aceptación de un prototipo;

producción de documentación técnica para las series principales;

producción de la serie principal:

pruebas industriales;

desarrollo de documentación para lanzamiento en serie;

preparación de producción para la serie;

lanzamiento en serie.

Para productos complejos, este proceso dura, en el mejor de los casos, entre un año y medio y dos. En ocasiones su duración alcanza los tres o cuatro años. Sin embargo, con un tiempo de diseño corto es difícil obtener un dispositivo con indicadores de alta calidad, porque el desarrollo no es más que una optimización gradual de la versión original del producto. Con tiempos de diseño prolongados, existe la posibilidad de lanzar un producto obsoleto (Fig. 2.2).

El proceso de formación de requisitos técnicos (TR) para un producto en desarrollo, incluidos los plazos de diseño, es de naturaleza inherentemente conflictiva. El desarrollador se esfuerza por aprovechar el TT (Zp) logrado durante el desarrollo del producto anterior: para él esto es una garantía de finalización del proyecto. Sin embargo, en la mayoría de los casos estos requisitos están por debajo del nivel mundial (Zm). El cliente, por el contrario, se esfuerza por obtener un producto con TT (Zз) superior al nivel mundial. Cuando se aprueban especificaciones técnicas que exceden el nivel mundial, la situación puede desarrollarse de acuerdo con tres escenarios, ya que el progreso técnico no se detiene y durante el período de diseño el nivel mundial de calidad del producto está creciendo.

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -35 LIMITACIONES DEL DISEÑO Fig. 2.2. Dependencia del nivel técnico (Z) del tiempo de diseño (t):

Zз – nivel técnico propuesto inicialmente por el cliente; Zm – nivel mundial en el momento de la finalización del diseño; Zр – nivel técnico alcanzado por el desarrollador al diseñar el producto anterior;

Opción 1: durante el período de diseño, el nivel mundial no superó los requisitos establecidos en las especificaciones técnicas, por lo que no fue posible desarrollar un producto con la calidad requerida en el plazo establecido.

Opción 2: El desarrollador puede satisfacer los requisitos del cliente.

Opción 3: no hay garantía de que el desarrollador alcance un nivel de clase mundial y el cliente pierde, ya que el producto desarrollado tiene una calidad inferior a la alcanzada a nivel mundial.

2.2.2. Requisitos para la microminiaturización compleja El problema de la microminiaturización compleja se debe a la alta complejidad de los ES modernos. Las cascadas de baja potencia, según la complejidad de los productos, representan entre el 20 y el 30% de su volumen y peso total. En consecuencia, en ES, el uso de microcircuitos y microconjuntos en cascadas de baja potencia por sí solo no es lo suficientemente eficaz para reducir el peso y las dimensiones del equipo.

Hay seis condiciones para implementar una microminiaturización integral:

Construcción de un diagrama funcional de un ES con mayor uso de principios digitales discretos, con sustitución de mecanismos eléctricos por cascadas electrónicas;

Transferencia del circuito eléctrico del ES a una base de componentes microelectrónicos (microcircuitos de uso general y microconjuntos) y construcción del resto de cascadas electrónicas sobre microcircuitos de uso privado, así como la generalización del uso de elementos electrónicos funcionales;

intensificación de la eliminación de calor, principalmente asociada con el uso de microenfriadores de estado sólido;

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -36 LIMITACIONES DEL DISEÑO aplicación de nuevos principios para la formación de potente radiación electromagnética, lo que permite eliminar lámparas generadoras de gran tamaño, por ejemplo, el uso de antenas de matriz en fase (PAR);

Uso en el rango de microondas de circuitos integrados privados, líneas microstrip (MSL), generadores Gunn, etc.;

desarrollo específico (para microminiaturización compleja) de componentes.

El nivel de cualificación del desarrollador influye, en primer lugar, en el tiempo de diseño y, en segundo lugar, en la calidad del producto. En las empresas, los diseñadores y diseñadores de equipos, según su experiencia y nivel de formación, ocupan distintos puestos. Por ejemplo, en los departamentos de diseño hay el siguiente personal: técnico de diseño, ingeniero, ingeniero de diseño de 3ª, 2ª y 1ª categoría, ingeniero líder, etc. Dependiendo del tiempo de desarrollo y la complejidad del problema, la solución al problema es confiado a uno u otro intérprete.

La influencia del software se manifiesta en la presencia (o ausencia) de software que permita automatizar el proceso de desarrollo de un ES y modelar los procesos físicos que ocurren en el ES para reducir el tiempo de las pruebas a gran escala. Dicho software incluye: programas de gráficos de dibujo (AutoCAD, Compass-Graphic, Visio, etc.), programas para el desarrollo automatizado de placas de circuito impreso (P-CAD, AccelEDA), programas para calcular las condiciones térmicas de sistemas eléctricos, programas para calcular eléctricos y compatibilidad electromagnética y etc.

La implementación de la tecnología CALS como tecnología para soportar un producto durante todo su ciclo de vida requiere programas especiales.

El hardware influye en el rendimiento del software y, por tanto, en la productividad del diseñador. Por tanto, trabajar con gráficos 3D y programas de procesamiento de imágenes puede llevar un tiempo considerable (a veces hasta decenas de minutos). La solución al problema se logra aumentando aún más la cantidad de RAM, la frecuencia del procesador y el bus del sistema, o habilitando el soporte para las funciones necesarias a nivel de hardware (por ejemplo, soporte para aplicaciones gráficas en computadoras Apple).

La introducción del diseño de máquinas ha hecho posible reducir drásticamente el tiempo de diseño, especialmente para sistemas complejos. Con la ayuda de una computadora actualmente no solo se realiza el diseño de circuitos eléctricos y su cálculo Fundamentos del diseño de dispositivos electrónicos: apuntes -37 LIMITACIONES EN EL DISEÑO para corriente continua y alterna, sino también el desarrollo de cableado impreso, topología de circuitos integrados, así como la edición de CD para diversos fines.

La tecnología informática no sólo permite reducir el tiempo de diseño de los sistemas eléctricos, sino también mejorar su calidad. Por ejemplo, cuando el factor de llenado de una placa de circuito impreso en un área es superior a 0,7, la máquina se adapta mejor y más rápido al diseño de la placa de circuito impreso que una persona, pero casi siempre es necesario ajustar los conductores impresos. y cuanto mayor sea el factor de llenado, más.

Las capacidades de los equipos de laboratorio disponibles afectan principalmente el plazo de diseño. En ausencia del equipo necesario, la calidad de los circuitos desarrollados resulta bastante baja y los productos requieren posteriormente un desarrollo a largo plazo después de las pruebas.

Al desarrollar requisitos para el resultado del proceso de diseño, se debe tener en cuenta qué requisitos deben cumplirse siempre y cuáles en mayor o menor medida (Tabla 2.1).

Requisitos básicos para el resultado del diseño Técnico En términos físicos y técnicos Técnicamente posible Otro Conveniente, confiable en operación Seguro, no requiere Por supuesto, se deben cumplir los requisitos técnicos que garantizan la fabricación y funcionamiento del producto, así como los requisitos de seguridad. . El resto de requisitos se pueden cumplir en mayor o menor medida. Son necesarios para comparar productos, tomar decisiones y elegir la mejor opción.

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -38 LIMITACIONES DEL DISEÑO 2.4. Datos iniciales para el diseño.

2.5. Especificaciones técnicas – etapa de diseño de un ES.

2.6. La estructura principal de las especificaciones de diseño.

2.7. Clasificación de ES.

2.4. Datos iniciales para el diseño La siguiente información puede ser datos iniciales para el desarrollo de un SE:

Especificación técnica emitida por la organización o cliente planificado y que define los parámetros del producto, el alcance y las condiciones de su uso;

Una propuesta técnica presentada por iniciativa de una organización de diseño o un grupo de ingenieros;

trabajo de investigación científica o un prototipo creado sobre su base;

una invención o una muestra experimental creada sobre su base;

una muestra de un automóvil extranjero o un prototipo creado sobre su base.

El primer caso es el más general, ya que independientemente de cuáles fueron los datos iniciales para el desarrollo en la etapa de I+D (en la etapa de diseño), es necesaria la elaboración de especificaciones técnicas.

Por tanto, la especificación técnica es el principal documento fuente para el desarrollo de productos.

2.5. Términos de referencia: etapa de diseño de un ES Según GOST 2.103, la elaboración de una especificación técnica es la primera etapa en el desarrollo de un ES.

Las especificaciones técnicas pueden redactarse tanto para el producto completo como para sus componentes y contienen las restricciones necesarias relacionadas con las condiciones de funcionamiento (influencias climáticas, mecánicas, biológicas), el mantenimiento (factores ergonómicos y otros), la producción de equipos eléctricos (producción en serie). , indicadores de capacidad de fabricación) ), principios operativos (requisitos de seguridad e inmunidad al ruido), así como plazos de diseño.

Generalmente, la especificación técnica en su forma original es redactada por el cliente y enviada para su aprobación al desarrollador del producto, quien somete la especificación técnica a un análisis exhaustivo. Conceptos básicos del diseño electrónico: notas de la conferencia -39 LIMITACIONES DEL DISEÑO 2.5. Especificaciones técnicas: la etapa de diseño del análisis ES tanto desde el punto de vista de la continuidad del diseño como desde el punto de vista de la unidad de la solución de estilo de todos los dispositivos del sistema.

La continuidad constructiva es el uso en el diseño de la experiencia previa en la fabricación de equipos de radio e industrias relacionadas, introduciendo en el dispositivo diseñado todo lo útil que hay en los diseños existentes.

Al analizar las especificaciones técnicas, se presta atención principal a tres grupos de cuestiones:

La capacidad de cumplir con los requisitos y diseños específicos del sistema sin realizar trabajos de investigación fundamentales;

aclaración y coordinación de requisitos del sistema diseñado con el cliente;

Evaluación de la intensidad de la mano de obra y los plazos de los trabajos de diseño y su coherencia con las condiciones de diseño y fabricación.

Tras analizar los requisitos técnicos, estos últimos se aclaran, se acuerdan con el promotor y se aprueban por el cliente. Después de la aprobación, la especificación técnica es el documento principal del desarrollador.

El proceso de aprobación de las especificaciones técnicas contiene en su esencia una situación conflictiva, porque el cliente se esfuerza para que las especificaciones técnicas indiquen las mejores características del sistema diseñado y el menor tiempo de desarrollo posible. El desarrollador, basándose en la experiencia existente, evalúa de manera más objetiva la posibilidad de implementar el proyecto dentro del plazo establecido. El acuerdo sobre las especificaciones técnicas, por regla general, no se logra inmediatamente, sino como resultado de la búsqueda de soluciones de compromiso.

El volumen de datos iniciales contenidos en las especificaciones técnicas depende principalmente del propósito y la complejidad del producto diseñado. Además, la composición de la especificación técnica está determinada por las calificaciones de su desarrollador, y en este caso son posibles tres opciones:

si al diseñador se le ofrece una tarea elaborada hasta el más mínimo detalle, incluidas soluciones técnicas ya preparadas, entonces, por un lado, es fácil de utilizar, como una especie de "conjunto de instrucciones";

por otro lado, dado que los requisitos de los ingenieros de sistemas, diseñadores de circuitos, tecnólogos y operadores suelen ser contradictorios, es muy difícil “vincularlos” en una solución de diseño específica;

con especificaciones técnicas poco desarrolladas, con falta de información inicial y restricciones iniciales, la situación se puede caracterizar como “ve para allá, no sé dónde, trae eso, no sé qué”. En este caso, la etapa de análisis de las especificaciones técnicas lleva mucho tiempo o se dedica mucho tiempo a trabajar en una gran cantidad de opciones de diseño.

Con base en lo anterior, podemos concluir que la especificación técnica debe elaborarse solo con un nivel de detalle tal que quede claro para qué sirve el producto que se está desarrollando, qué necesidades debe satisfacer, cómo y quién debe utilizarlo. con qué dispositivos se debe interconectar, etc. En este caso, a pesar de la probabilidad de algunas restricciones severas, siempre hay espacio para la creatividad del diseñador.

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -40 LIMITACIONES DEL DISEÑO 2.5. Especificaciones técnicas: etapa de diseño de un sistema eléctrico Recordemos que las especificaciones técnicas se pueden elaborar tanto para el producto completo como para sus componentes. En este último caso, este documento se denomina especificación técnica privada (PTZ). Podrá contener soluciones técnicas específicas determinadas por la implementación constructiva de un nivel jerárquico superior. Por ejemplo, el CTZ para conjuntos de circuitos impresos (PU) puede contener soluciones técnicas específicas que determinan la forma de la placa de circuito impreso (PCB), las opciones de montaje en el bloque, el método de conexiones eléctricas, etc. La presencia de tales restricciones determina la unificación. , lo que en última instancia aumenta la capacidad de fabricación del producto y reduce los costos de su producción.

Las especificaciones técnicas, independientemente de la complejidad del producto, indican:

plazos de diseño;

propósito del sistema;

condiciones de uso;

requisitos técnicos (de diseño);

condiciones de producción;

requerimientos de seguridad.

2.6. La estructura principal de los términos de referencia para el diseño de GOST 15.005 regula la siguiente estructura básica de los términos de referencia para el diseño de un sistema eléctrico:

1. Información general sobre el desarrollo:

1.1. Documentos a partir de los cuales se realiza el diseño.

1.2. Características del ámbito de aplicación del dispositivo.

1.3. El nombre del dispositivo y su símbolo.

1.4. Características generales del objeto de instalación.

2. Información sobre el nivel global de este tipo de producto:

2.1. Características técnicas de clase mundial del producto diseñado.

2.2. Costo de productos similares en el mercado mundial.

2.3. Documentos y literatura que contienen información sobre el producto en desarrollo o sus análogos.

3. Requisitos técnicos:

3.1. Requerimientos generales.

3.2. Requerimientos de diseño.

3.3. Requisitos para parámetros y modos eléctricos.

3.4. Requisitos de resistencia a influencias externas.

3.5. Requisitos de confiabilidad.

3.6. Requisitos de etiquetado (se indica el contenido de las etiquetas principales).

3.7. Requisitos para componentes, materias primas, materiales de arranque y operación.

3.8. Requisitos de ergonomía y estética técnica.

Fundamentos del diseño electrónico: apuntes -41 LIMITACIONES DEL DISEÑO 3.9. Requisitos de protección electrónica y eléctrica.

3.10. Indicadores de destino.

3.11. Requerimientos de seguridad.

4. Requisitos económicos:

4.1. Contingente de consumidores del producto que se desarrolla.

4.2. La novedad del producto que se está desarrollando.

4.3. Competitividad del producto que se desarrolla.

5. Requisitos de desarrollo:

5.1. Horario de trabajo.

5.2. Listado de documentación de diseño a desarrollar.

5.3. Cumplimiento de la documentación de diseño con los requisitos establecidos en la ESKD y otras normas.

6. Requisitos de fabricación:

6.1. Lanzamiento en serie.

6.2. Una empresa manufacturera específica cuyo equipamiento tecnológico puede imponer restricciones a la elección de soluciones estructurales y tecnológicas al diseñar un producto y sus componentes.

7. Requisitos de instalación:

7.1. Restricciones en la instalación del producto debido al objeto de instalación.

7.2. Restricciones en la instalación del producto debido a las calificaciones del personal que realiza la instalación del producto.

8. Requisitos de mantenimiento y reparación:

8.1. Condiciones subjetivas de funcionamiento.

8.2. Cualificación del personal de servicio.

8.3. Tipo de talleres de reparación.

Los requisitos específicos para un producto ES, que se tienen en cuenta al elaborar especificaciones técnicas y que se deben cumplir durante el desarrollo, están determinados por la documentación técnica y reglamentaria: GOST, condiciones técnicas, etc. Por ejemplo, al elaborar especificaciones técnicas para el diseño de radios domésticas, debe guiarse por GOST 5651 “Equipo receptor de radio doméstico Condiciones técnicas generales", y al elaborar ChTZ para el diseño de dispositivos de lectura - GOST 5365 "Instrumentos de medición eléctricos. Diales y escalas. Requisitos técnicos generales".

Los requisitos para el diseño de un producto ES en particular están determinados principalmente por el propósito del producto (por ejemplo, para equipos médicos y de control, las condiciones de operación están determinadas no solo por diferentes influencias climáticas, sino también por diferentes usuarios, etc.). Por lo tanto, intentemos descubrir cómo clasificar un dispositivo electrónico y qué requisitos de diseño están determinados por su propósito.

Es posible clasificar los ES en los siguientes grupos:

nivel de usuario:

aparatos domésticos y similares;

ES profesional;

rango de frecuencia:

baja frecuencia (LF) 3 Hz – 3 kHz;

alta frecuencia (HF) 3 kHz – 300 MHz;

frecuencia ultraalta (microondas) 300 MHz – 3000 GHz;

función de destino (Fig. 2.3):

informática;

Radar;

eléctrico;

control y medición;

televisión.

Al diseñar dispositivos domésticos y similares, a diferencia de los dispositivos electrónicos profesionales, se presta especial atención a la facilidad de uso, ya que son manejados por un usuario no capacitado. Además, los requisitos de seguridad operativa son los más estrictos para los ES domésticos.

El rango de frecuencia afecta principalmente a la elección de las líneas de comunicación, así como a la elección de los métodos de blindaje.

El propósito del ES influye en la elección del tipo de estructuras de soporte (por ejemplo, los equipos de control y medición deben instalarse en el lugar de trabajo del controlador o ajustador del ES). Dado que el propósito del ES determina las características específicas de su uso, esto deja una huella en el uso de ciertos símbolos al marcar productos.

Actualmente, ES se utiliza para comunicación, control, navegación, diversas investigaciones científicas y en producción. La esencia y factores determinantes de su trabajo son los siguientes.

Fundamentos del diseño electrónico: notas de clase -43 LIMITACIONES DEL DISEÑO Fig. 2.3. Clasificación de ES por función de propósito Comunicaciones ópticas, por cable y por radio: transmisión de señales de radio de un suscriptor a otro a través de líneas de comunicación radioópticas o por cable.

Debe proporcionar comunicación multicanal, sin búsquedas, inmunidad al ruido de interferencias atmosféricas y artificiales. En presencia de dispositivos transceptores intermedios, se obtienen líneas de comunicación por radioenlace.

La radiodifusión y la televisión son la transmisión de voz, música y mensajes visuales informativos o de entretenimiento a grandes grupos de personas. Debe proporcionar suficiente alcance, número de canales y reproducción de señal de alta calidad (mono, estéreo o cuadrafónica para acústico, blanco y negro, color y envolvente para visual). Se puede utilizar para fines especiales en organizaciones industriales, de entretenimiento, médicas y de otro tipo (control de dispositivos de comunicación, televisión industrial y médica, efectos de sonido especiales, etc.).

Control por radio: control por aire o por cables mediante señales de radio de instalaciones industriales, científicas o militares. Deberá garantizar la sencillez, exactitud y secreto del control.

Radiotelemetría: obtención de información sobre el funcionamiento y el estado de objetos y personas mediante convertidores intermedios especiales y Fundamentos del diseño de equipos electrónicos: apuntes de conferencias -44 LIMITACIONES EN EL DISEÑO de líneas de comunicación. El equipo debe garantizar precisión, velocidad y ser (especialmente para objetos de pequeño tamaño) pequeño y económico.

Radiometeorología: obtención de información principalmente con la ayuda de satélites terrestres artificiales especialmente equipados (por ejemplo, Meteor, Nimbus) y complejos terrestres sobre nubosidad, temperatura, diversas formaciones y otros factores en la superficie de la Tierra que determinan el clima. Debe garantizar la exactitud y puntualidad de la recepción de información meteorológica.

Radar: determinación de las coordenadas y características de un objeto mediante métodos activos (fuentes de radiación pulsada o continua como parte de estaciones de radar) o pasivos (fuente de radio o radiación térmica del propio objeto). Debe proporcionar un rendimiento preciso y confiable, especialmente en entornos de interferencia activa o pasiva.

La radionavegación es una determinación especialmente precisa de las coordenadas de un objeto mediante fuentes de radio especiales con coordenadas conocidas con precisión (por ejemplo, radiodifusión costera o estaciones especiales). Proporciona mayor precisión (especialmente a largas distancias) en comparación con el radar.

La radioastronomía consiste en obtener información sobre los objetos espaciales mediante la recepción y el análisis de sus emisiones de radio. Dado que el ancho de la “ventana de radio”

Hay mucha más óptica en la atmósfera y la cantidad de información también es mucho mayor. Debe proporcionar la mayor sensibilidad y ancho de banda del sistema (determinan la cantidad de información recibida).

Radioelectrónica médica: el uso de métodos y medios de radioelectrónica en la investigación biomédica, como estimuladores electrónicos de la actividad de órganos humanos individuales, en la creación de prótesis y sistemas de diagnóstico. Debe proporcionar una alta eficiencia con mínimos efectos no deseados en el cuerpo y un mantenimiento sencillo.

Mediciones de radio: la creación y uso de dispositivos especiales para medir o simular diversas señales, principalmente de naturaleza electromagnética. Deberá proporcionar la precisión, estabilidad, nivel y velocidad necesarios en todas las investigaciones científicas a las que estén destinados los instrumentos o complejos de medida, incluidos, en particular, los relojes de pulsera electrónicos, los equipos complejos de vigilancia y otros dispositivos similares. Debe realizarse con un impacto mínimo en los parámetros del circuito controlado.

Departamento de Tecnologías de la Información y Sistemas Automatizados de la Universidad Técnica Estatal de Perm Shchemeleva T.K. Pautas para completar el trabajo de curso en la disciplina Sistemas microprocesadores Tema: Desarrollo de sistemas MP. Perm-2006 681,3 M Shchemeleva T.K. Lineamientos para la realización de trabajos de curso en la disciplina Sistemas microprocesadores para estudiantes de la especialidad 220100 - MÁQUINAS, COMPLEJOS, SISTEMAS Y REDES DE COMPUTACIÓN. Compilado por: Shchemeleva T.K. Permanente, permanente...."

“Ciencias naturales y técnicas Olkhovatov, A.Yu. Fenómeno Tunguska de 1908 / A.Yu. Oljovátov. - M.: BINOM. Laboratorio de Conocimiento, 2008. - 422 p. El libro está dedicado a uno de los fenómenos naturales más famosos y misteriosos: el fenómeno Tunguska de 1908, también conocido como meteorito Tunguska. El autor analiza la versión de la caída de un cuerpo cósmico y encuentra que contradice los hechos existentes. Como alternativa, estamos considerando la versión que nos ocupa, un natural poco estudiado..."

"MINISTERIO DE EDUCACIÓN DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE UKHTA N.R. Shol L.M. Lijacheva O.N. Tumanova V.N. Likhachev INFORMÁTICA Libro de texto para estudiantes de educación a tiempo completo 2.a edición, revisada y revisada Ukhta 2000 UDC 674.023 Sh78 BBK 32.973-01 Shol N. R., Likhacheva L. M., Likhachev V. N., Tumanova O. N. Informática: Tutorial. Ed. 2do, revisado y adicional – Ujtá: UGTN, 2000. – 156 p.: ill. ISBN 5-88179-1176-2 El libro de texto presenta...”

“Biblioteca electrónica “Librus” (http://librus.ru) Biblioteca científica y técnica de libros electrónicos. Concebida originalmente como un depósito de literatura informática, la biblioteca actualmente contiene publicaciones de libros en diversos campos del conocimiento (ciencias médicas, tecnología, humanidades, economía doméstica, literatura educativa, etc.). La seriedad de los libros electrónicos científicos y técnicos se diluye en la sección de literatura entretenida (erótica, cómics, tareas y rompecabezas). El objetivo principal del proyecto...”

“DISEÑO DE EDIFICIOS ADMINISTRATIVOS DE EMPRESAS INDUSTRIALES Editorial TSTU Ministerio de Educación de la Federación de Rusia Universidad Técnica Estatal de Tambov DISEÑO DE EDIFICIOS ADMINISTRATIVOS DE EMPRESAS INDUSTRIALES Directrices para el diseño de cursos para estudiantes de tiempo completo y parcial de la especialidad 290300 Editorial Tambov TSTU UDC 725.4.054(075) BBK N727ya73 - P Aprobado por el consejo editorial y editorial de la universidad Revisor..."

“AGENCIA FEDERAL DE EDUCACIÓN Institución educativa estatal de educación profesional superior UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TOMSK Aprobado por el Decano de KhTF / V.M. Pogrebenkov/ _2009 Cálculos de ingeniería térmica Directrices para el trabajo independiente y el diseño de cursos en las disciplinas Ingeniería térmica y Procesos y unidades térmicas en la tecnología de materiales refractarios no metálicos y de silicato para estudiantes a tiempo completo y parcial de la dirección 240100 Química. .”

“instituciones de educación profesional superior Universidad Forestal Estatal de San Petersburgo que lleva el nombre de S. M. Kirov Departamento de Automóviles e Industria Automotriz TECNOLOGÍA Y OPERACIÓN DE VEHÍCULOS Complejo educativo y metodológico en la disciplina para estudiantes de la especialidad 110301 Mecanización de la agricultura en todas sus formas...”

“Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia Institución Educativa Presupuestaria del Estado Federal de Educación Profesional Superior UNIVERSIDAD ESTATAL DE AMUR COMPLEJO EDUCATIVO Y METODOLÓGICO DE DISCIPLINA ECONOMÉTRICA para la dirección de la formación 080300.62 – Comercio Compilado por: N.N. "

“AGENCIA FEDERAL DE EDUCACIÓN INSTITUCIÓN EDUCATIVA ESTATAL DE EDUCACIÓN PROFESIONAL SUPERIOR TRIBUNAL MUNICIPAL DE SAMAR SUCURSAL DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA NACIONAL en Syzran FUNDAMENTOS DEL TRABAJO CON EL PROGRAMA CRIPTOGRÁFICO MMOY PGP Directrices para el trabajo de laboratorio Samara 2005 Compilado por V.I. BUDÍN, S.N. MAYOROVA UDC 681.3 Conceptos básicos del trabajo con el programa criptográfico PGP: Método. decreto. al laboratorio. trabajo / Sámar. estado tecnología. Universidad; comp. Y EN. Budin, S.N. Mayorova. Sámara…”

“MINISTERIO DE EDUCACIÓN DE LA REPÚBLICA DE BIELORRUSIA Institución educativa UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL ESTADO DE BREST Departamento de Contabilidad, Análisis y Auditoría INSTRUCCIONES METODOLÓGICAS para completar los trabajos de curso del curso Análisis de actividades económicas para estudiantes de la especialidad Contabilidad, Análisis y Auditoría, Economía y Gestión Empresarial completo -Formas de estudio a tiempo y tiempo parcial B REST 2010 1 UDC 338.24.42. Las pautas presentan el procedimiento para escribir y formatear trabajos de curso..."

« instituciones de educación profesional superior Universidad Estatal Forestal de San Petersburgo que lleva el nombre de S.M. Kirov (SLI) Departamento de Maquinaria y Equipo del Complejo Forestal SEGURIDAD VIDA Complejo educativo y metodológico en la disciplina para estudiantes de pregrado 220200.62 Automatización y control y...”

“2 3 Contenido RESUMEN REQUISITOS PARA LA DISCIPLINA 2. METAS Y OBJETIVOS DE LA DISCIPLINA. 3. DATOS ORGANIZATIVOS Y METODOLÓGICOS DE LA DISCIPLINA 4. ESTRUCTURA Y CONTENIDO DE LA DISCIPLINA 4.1. ESTRUCTURA DISCIPLINA 4.2. INTENSIDAD DE TRABAJO DE LOS MÓDULOS Y UNIDADES MODULARES DE LA DISCIPLINA CONTENIDO DE LOS MÓDULOS DE LA DISCIPLINA 4.3. 4.4. CLASES DE LABORATORIO/PRÁCTICAS/SEMINARIOS Lista de preguntas para estudio independiente 4.5.1. 6. APOYO EDUCATIVO, METODOLÓGICO E INFORMATIVO DE LA DISCIPLINA. 17 6.2. LITERATURA ADICIONAL METODOLÓGICA...»

"UDC 57.022 (075.8) BBK 68.9ya73 MINISTERIO DE EDUCACIÓN DE RUSIA U 91 INSTITUCIÓN EDUCATIVA PRESUPUESTARIA DEL ESTADO FEDERAL DE EDUCACIÓN PROFESIONAL SUPERIOR UNIVERSIDAD DE SERVICIO ESTATAL REGIONAL DE VOLGA (FSBEI HPE PVGU C) Departamento de Disciplinas Técnicas Profesionales Generales Revisor Ph.D., Asociado Profesor. Marshanskaya O. V. MANUAL EDUCATIVO Y METODOLÓGICO sobre la disciplina Seguridad Humana para estudiantes de las direcciones 230200.62 Sistemas de información y 210400.62 Telecomunicaciones Educativo y metodológico...”

“MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA FSBEI Universidad Económica Estatal de los Urales Ciencia de los productos básicos y examen de bienes: MEDIOS DE PRODUCCIÓN Programa de trabajo y directrices para el trabajo independiente para estudiantes de la especialidad de Marketing APROBADO Vicerrector de Asuntos Académicos _ _20 Ekaterimburgo 201 Trabajo programa de la disciplina Mantenimiento y examen de mercancías: medios de producción compilados de acuerdo con los requisitos (componente federal) para...”

"UDC 65.01 (075.8) BBK 65.290-2ya73 MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA U 91 INSTITUCIÓN EDUCATIVA ESTATAL DE EDUCACIÓN PROFESIONAL SUPERIOR UNIVERSIDAD DE SERVICIO ESTATAL DE VOLGA (PV GUS) Departamento de Gestión Revisor Ph.D., Assoc. Korneeva E. N. MANUAL EDUCATIVO Y METODOLÓGICO sobre trabajos de calificación final para estudiantes de dirección 080200.68 Gestión Manual educativo y metodológico sobre trabajos de calificación final 91 / comp. G. M. Kulapina, O. V...."

"ARIZONA. Gallyamova RECOMENDACIONES METODOLÓGICAS PARA LA PREPARACIÓN Y DEFENSA DEL TRABAJO DE CALIFICACIÓN DE POSGRADO En especialidad 080110 Banca Moscú 2012 UDC 378.02:372.8 BBK 65:74.58 Gallyamova A.Z. Recomendaciones metodológicas para la elaboración y defensa del trabajo final de calificación. – M.: CHOU VPO MBI, 2012. – 36 p. El manual metodológico fue elaborado con el fin de asegurar la uniformidad de requisitos para la calidad y ejecución de los trabajos finales de calificación y brindar asistencia a los estudiantes de la carrera de Banca...”

“MINISTERIO DE EDUCACIÓN DE LA REPÚBLICA DE BIELORRUSIA UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE BREST DEPARTAMENTO DE GESTIÓN Y MARKETING INSTRUCCIONES METODOLÓGICAS para la realización de clases prácticas y la realización de trabajos de curso en la disciplina Política de precios en el campo de la producción y servicios para estudiantes de la especialidad E.02.02 Marketing completo formación a tiempo y a tiempo parcial. BREST 2000 UDC 338.534 Las instrucciones metodológicas fueron desarrolladas de acuerdo con el plan de estudios de la especialidad E.02.02 Marketing. Compilado por: D.A...."

"AGENCIA FEDERAL DE TRANSPORTE MARÍTIMO Y Fluvial INSTITUCIÓN EDUCATIVA ESTATAL FEDERAL DE EDUCACIÓN PROFESIONAL SUPERIOR Universidad Marítima Estatal que lleva el nombre. adm. SOLDADO AMERICANO. Departamento de Tecnología de Materiales de Nevelskoy CIENCIA DE MATERIALES. TECNOLOGÍA DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Programa, directrices y tareas de prueba para estudiantes de educación a distancia Compilado por: S. A. Gorchakova, V. V. Tarasov Vladivostok 2008 Posición No. en términos de publicación de literatura educativa de MSU sobre...”

“MINISTERIO DE ASUNTOS INTERIORES DE LA URSS ESCUELA SECUNDARIA GORKY V. T. TOMIN USO DE LOS MEDIOS DE COMUNICACIÓN EN LA LUCHA CONTRA EL CRIMEN Libro de texto GORKY - 1976 Tomin V. T. Uso de los medios de comunicación en la lucha contra el crimen. Tutorial. Gorky, Escuela Superior Gorky del Ministerio del Interior de la URSS, 197b. 96 p. Este libro de texto está dedicado a los problemas de interacción entre los órganos de asuntos internos y la televisión, la prensa y la radio. Basado en materiales de mejores prácticas y teóricos..."

Se denomina diseño automatizado al diseño realizado por una persona que interactúa con un ordenador. El grado de automatización puede ser diferente y se estima en función de la proporción del trabajo de diseño realizado en una computadora sin intervención humana. Cuando =0, el diseño se llama no automatizado, cuando =1 – automático.

Un sistema de diseño asistido por computadora es un sistema organizativo y técnico que consta de un conjunto de herramientas de automatización de diseño que interactúa con los departamentos de la organización de diseño y realiza el diseño asistido por computadora.

El desarrollo de herramientas de automatización para el diseño de sistemas electrónicos complejos persigue los siguientes objetivos:

reducir el tiempo y el costo del desarrollo e implementación de productos;

reducir la cantidad de errores de diseño;

asegurando la posibilidad de cambiar las soluciones de diseño y reduciendo el tiempo requerido para la inspección y prueba de los productos.

Los problemas resueltos en diversas etapas del diseño se pueden dividir en términos generales en tres grupos: síntesis y análisis. La tarea del análisis es estudiar el comportamiento y las propiedades del sistema para determinadas características del entorno externo, sus componentes y la estructura del sistema (o su modelo). Según la teoría general de sistemas, la síntesis es el proceso de generar funciones y estructuras que son necesarias y suficientes para obtener determinados resultados. Al identificar las funciones implementadas por el sistema, definen un determinado sistema del que sólo se sabe lo que hará.

En este sentido, la etapa de síntesis de funciones se denomina síntesis abstracta. También hay etapas de síntesis estructural y paramétrica. En la síntesis estructural, se determina la estructura de un objeto: el conjunto de sus elementos constituyentes y las formas de su conexión entre sí (dentro del objeto y con el entorno externo). La síntesis paramétrica consiste en determinar los valores numéricos de los parámetros de los elementos en determinadas condiciones estructurales y de desempeño (es decir, es necesario encontrar un punto o región en el espacio de parámetros internos en el que se cumplan ciertas condiciones).

El desarrollo de CAD es un importante problema científico y técnico. A pesar de los altos costos de mano de obra (50-200 especialistas calificados), la creación de ARPA integrada en varios campos de la tecnología es una necesidad causada por la creciente complejidad de los objetos de diseño. Teniendo en cuenta lo anterior, podemos formular los requisitos básicos que deben cumplir los sistemas CAD:

1. Tener una estructura universal que implemente los principios de descomposición y jerarquía (enfoque jerárquico de bloques). Además, los sistemas de diseño en varios niveles de la jerarquía deben ser coherentes en términos de información. La coherencia de la información significa que, para los procedimientos de diseño secuencial, la salida de uno de ellos puede ser la entrada de otro sin que se requiera ninguna transformación.

2. Tener un alto grado de integración. El grado de integración debe ser tal que garantice la implementación de todo el camino del diseño: desde la presentación de una idea hasta la implementación del proyecto. Los llamados marcos, sistemas CAD, desempeñan un papel importante para garantizar la integración de las herramientas de diseño, que garantizan tanto la integración de diversas herramientas y datos de diseño como el desempeño de las funciones de gestión mediante una única interfaz de usuario.

3. Realizar diseño en tiempo real. La reducción del tiempo necesario para la interacción del CAD con el usuario está garantizada por la disponibilidad de medios técnicos operativos para la interacción entre el desarrollador y el sistema, la eficiencia de los procedimientos de diseño, etc.

4. La estructura CAD debe ser abierta, es decir. tienen la propiedad de una conveniente expansión de los subsistemas al mejorarlos.

5. Disponer de medios para controlar la información de entrada y salida.

6. Tener un medio para realizar cambios automáticamente en el proyecto.

2. Estructura del complejo de hardware y software CAD.

Todo el hardware y software que componen el software CAD básico se pueden clasificar según las funciones que realizan:

software (MS);

apoyo lingüístico (LS);

software (software);

soporte técnico (TO);

soporte de información (IS);

apoyo organizacional (OO);

ML incluye: teoría, métodos, modelos matemáticos, algoritmos utilizados en el diseño asistido por computadora.

LO está representado por un conjunto de lenguajes utilizados en el diseño asistido por ordenador. La parte principal de LO son los lenguajes de comunicación entre una persona y una computadora.

El software es un conjunto de programas de máquina y la documentación correspondiente. Se divide en todo el sistema y aplicado. Los componentes del software de todo el sistema son, por ejemplo, sistemas operativos, compiladores, etc. Estas herramientas de software están diseñadas para organizar el funcionamiento de los medios técnicos, es decir. para planificar y gestionar el proceso informático.

El software de aplicación se crea para las necesidades de CAD. Generalmente se presenta en forma de paquetes de software de aplicación (APP), cada uno de los cuales sirve para una etapa específica del proceso de diseño.

Los componentes TO son un conjunto de medios técnicos interconectados e interactivos (por ejemplo, computadoras, medios para transmitir, ingresar, mostrar y documentar datos) destinados al diseño asistido por computadora.

La IA integra los datos necesarios para el diseño asistido por computadora. Pueden presentarse en forma de determinados documentos en diversos soportes que contengan información de referencia sobre los parámetros del objeto de diseño, resultados intermedios, etc.

La parte principal de CAD IO es un banco de datos (DDB), que es un conjunto de herramientas para la acumulación centralizada y el uso colectivo de datos en CAD. El BND consta de una base de datos (DB) y un sistema de gestión de bases de datos (DBMS). DB - los datos mismos, ubicados en el almacenamiento informático y estructurados de acuerdo con las normas adoptadas en este BND. DBMS es un conjunto de herramientas de software que garantizan el funcionamiento del BND. Utilizando el DBMS, los datos se registran en el BND, se recuperan según las solicitudes del usuario y los programas de aplicación, etc.

El proceso de diseño asistido por computadora es una interacción secuencial de una gran cantidad de módulos de software. La interacción de los módulos se manifiesta principalmente en conexiones de control (transiciones ordenadas de la ejecución de un módulo de software a la ejecución de otro) e información (uso de los mismos datos en diferentes módulos) (ver Fig. 1 y 2).

Al diseñar sistemas complejos, el problema de la coordinación de la información de varios módulos de software es importante. Hay tres formas principales de implementar enlaces de información:

mediante la transferencia de parámetros del programa que llama al programa llamado;

a través de áreas comunes (zonas de intercambio) de módulos interactivos;

a través del banco de datos.

La implementación de conexiones de información mediante la transferencia de parámetros significa que se transfieren parámetros o sus direcciones. Se utiliza cuando el volumen de datos transmitidos es relativamente pequeño y su estructura es simple.

Al implementar conexiones de información a través de la zona de intercambio, cada módulo debe enviar datos a la zona de intercambio, presentándolos en una forma aceptable desde el punto de vista de los requisitos de cualquiera de los otros módulos. Dado que los requisitos para la estructura de datos de cada módulo consumidor de datos pueden ser diferentes, el método de comunicación a través de zonas de intercambio es relativamente fácil de implementar sólo con un número pequeño y estable de conexiones de información. Se utilizan para módulos de programa dentro de un software específico.

Si los mismos módulos pueden incluirse en varios procedimientos de diseño e interactuar con muchos módulos, entonces es aconsejable unificar los medios de intercambio de información. Esta unificación se lleva a cabo mediante el concepto BND. La característica principal de la información almacenada en el BND es su estructura. Las principales ventajas de la interacción de información del BND son las siguientes:

Se eliminan las restricciones sobre el número de procedimientos de diseño admitidos;

Es posible el desarrollo y modificación del sistema de software;

Es posible modificar y modernizar los medios técnicos de almacenamiento de datos sin cambiar el PPP;

La integridad de los datos está garantizada.

Sin embargo, la implementación de conexiones de información a través de la base de datos también tiene sus inconvenientes, principalmente asociados con el tiempo considerable dedicado a buscar datos en la base de datos.

Arroz. 1. Gráfico que refleja las conexiones de gestión.

Arroz. 2. Gráfico que refleja conexiones de información.

Arroz. 3. Implementación de conexiones de información a través de un SGBD.

3 . Composición de los sistemas electrónicos CAD.

El CAD moderno es un complejo complejo de software y hardware, al que se hace referencia en la literatura científica y técnica como "estación de trabajo" (PC).

Arroz. 3. Estructura de la estación de trabajo de diseño de sistemas electrónicos.

Arroz. 4. Estructura del software CAD.

4 . Niveles jerárquicos de representación de dispositivos electrónicos.

El principal método de diseño que utiliza CAD es el método jerárquico de bloques o el método de descomponer un objeto complejo en subsistemas (bloques, nodos, componentes). En este caso, la descripción de un sistema complejo se divide en niveles jerárquicos (niveles de abstracción) según el grado de detalle en el que se reflejan las propiedades del sistema. En cada nivel de presentación del proyecto existe su propio concepto de sistema, subsistema, elemento del sistema, la ley de funcionamiento de los elementos del sistema en su conjunto e influencias externas.

Son estos conceptos los que determinan uno u otro nivel de la jerarquía de representación de dispositivos. Un subsistema es una parte de un sistema, que es una colección de algunos de sus elementos, identificados según una determinada característica funcional, y está subordinado en su finalidad de funcionamiento a una única finalidad de funcionamiento de todo el sistema. Se entiende por elemento de un sistema la parte de él que realiza una(s) función(es) específica(s) y no está sujeto a descomposición en un determinado nivel de consideración. La indivisibilidad de un elemento es un concepto, pero no una propiedad física de ese elemento. Utilizando el concepto de elemento, el diseñador se reserva el derecho de pasar a otro nivel a partir de una pieza o combinando varios elementos en uno.

En el nivel jerárquico superior, todo el objeto complejo se considera como un conjunto de subsistemas que interactúan. En el siguiente nivel jerárquico, los subsistemas se consideran por separado como sistemas que constan de ciertos componentes (elementos) y tienen mayor detalle en su descripción. Este nivel jerárquico es el nivel de subsistemas. El número de niveles jerárquicos siempre es limitado. Los niveles se caracterizan por el hecho de que el conjunto de tipos de elementos a partir de los cuales se puede componer un subsistema de diseño es limitado. A este conjunto se le llama base nivelada.

El método de descomposición plantea serios problemas a la hora de crear sistemas CAD:

determinación de niveles jerárquicos y bases de los mismos;

desarrollo de software;

mapeo de una base a otra, etc.

El método de representación jerárquica del objeto diseñado, utilizado por los desarrolladores de circuitos y sistemas electrónicos, puede basarse en dos métodos de representación (descripción) de elementos: estructural y conductual.

El método estructural implica describir un elemento del sistema como un conjunto de elementos interconectados de un nivel inferior, definiendo así la base de este nivel. La forma estructural de la jerarquía del proyecto implica un proceso de descomposición o partición del proyecto de modo que en cualquier nivel que se seleccione para el modelado, se construya un modelo de sistema como un conjunto de elementos interrelacionados definidos para ese nivel. Aquí surge inmediatamente la pregunta: ¿cómo se determinan estos elementos? La mayoría de las veces se forman utilizando elementos del siguiente nivel inferior. Así, como se muestra en la Fig. 5, el proyecto se puede representar como un árbol, con diferentes niveles de la jerarquía de abstracción correspondientes a sus propios niveles de este árbol. En el nivel de las hojas del árbol se determina el comportamiento de los elementos de diseño del nivel más bajo. El método conductual implica describir un elemento del sistema basándose en dependencias de entrada/salida utilizando un procedimiento determinado. Además, esta descripción viene determinada por algún procedimiento propio, y no se describe utilizando otros elementos. Por lo tanto, se utiliza un modelo de comportamiento para describir los elementos a nivel de hoja del árbol del proyecto. Debido a que el modelo de comportamiento de un proyecto puede existir en cualquier nivel, diferentes partes del proyecto pueden tener descripciones de comportamiento en diferentes niveles.

Arroz. 5. El proyecto, presentado en forma de árbol completo (a) e incompleto (b).

En la Fig. La Figura 5 (a) muestra el árbol del proyecto "completo", donde todas las descripciones de comportamiento se forman en el mismo nivel. La Figura 5 (b) muestra el diseño representado en forma de árbol parcial, donde las descripciones de comportamiento pertenecen a diferentes niveles. Esta situación surge porque a menudo es deseable que el desarrollador construya y analice las relaciones entre los componentes del sistema antes de completar el diseño. Por lo tanto, no es necesario tener especificaciones de todos los componentes del sistema, por ejemplo a nivel de puerta lógica, para poder controlar el diseño en su conjunto en busca de errores. Dicho control se lleva a cabo mediante modelado multinivel, es decir, modelado en el que las descripciones de comportamiento de los modelos componentes se refieren a diferentes niveles de la jerarquía. Una ventaja adicional importante de este enfoque es que mejora la eficiencia del modelado.

Desde el punto de vista de un desarrollador de hardware, existen seis niveles principales de jerarquía, como se muestra en la Fig. 6.

Arroz. 6. Niveles de jerarquía de presentación de los sistemas electrónicos.

Estos son el sistema, el microcircuito (o IC), el registro, la puerta, el circuito y los niveles topológicos. La figura muestra que la jerarquía de niveles de presentación tiene forma de pirámide truncada. La expansión de la pirámide hacia abajo refleja un aumento en el grado de detalle, es decir. el número de elementos que deben tenerse en cuenta al describir el dispositivo diseñado en este nivel.

En mesa 1 muestra las características de los niveles: se indican los elementos estructurales y la representación de comportamiento para cada nivel.

Tabla 1. Jerarquía de modelos

Nivel	Primitivas estructurales	Aparato formal para la representación conductual.
Sistema	Procesadores centrales, conmutadores, canales, buses, dispositivos de almacenamiento, etc.	Análisis de sistemas, teoría de juegos, teoría de colas, etc.
Microcircuito	Microprocesadores, RAM, ROM, UART, etc.	Dependencias entrada-salida, GSA
Registro	Registros, ALU, contadores, multiplexores, decodificadores	Teoría de autómatas digitales, tablas de verdad, GSA.
Válvula	Puertas lógicas, flip-flops	Álgebra de lógica, sistemas de ecuaciones lógicas.
Circuito	Transistores, diodos, resistencias, condensadores.	Teoría de circuitos eléctricos, sistemas de ecuaciones diferenciales lineales, no lineales.
Silícico	Objetos geométricos	No

En el nivel más bajo, el silicio, las formas geométricas se utilizan como primitivas básicas que representan regiones de difusión, polisilicio y metalización en la superficie de una matriz de silicio. La combinación de estas formas parece imitar el proceso de elaboración de un cristal desde el punto de vista del diseñador. Aquí la representación es sólo puramente estructural (no conductual).

En el siguiente nivel superior, el nivel del circuito, la representación del diseño se forma utilizando interconexiones de elementos de circuitos activos y pasivos tradicionales: resistencias, condensadores y transistores bipolares y MOSFET. La conexión de estos componentes se utiliza para modelar el comportamiento de un circuito eléctrico, expresado mediante relaciones entre voltajes y corrientes. Se pueden utilizar ecuaciones diferenciales para la descripción del comportamiento en este nivel.

El tercer nivel, el nivel de puerta lógica, tradicionalmente desempeña un papel importante en el diseño de circuitos y sistemas digitales. Utiliza elementos básicos como puertas lógicas AND, OR y NOT y varios tipos de flip-flops. La conexión de estas primitivas permite el procesamiento de circuitos lógicos combinacionales y secuenciales. El aparato formal para la descripción de la conducta en este nivel es el álgebra de Boole.

Por encima del nivel de puerta en la jerarquía está el nivel de registro. Aquí, los elementos básicos son componentes como registros, contadores, multiplexores y unidades aritméticas lógicas (ALU). Es posible una representación conductual de un diseño a nivel de registro utilizando tablas de verdad, tablas de estado y lenguajes de transferencia de registros.

Por encima del nivel de registro está el nivel del chip (o IC). A nivel de chip, actúan como elementos componentes como microprocesadores, dispositivos de memoria principal, puertos serie y paralelo y controladores de interrupciones. Aunque los límites de los microcircuitos son también los límites de los modelos de elementos, también son posibles otras situaciones. Por tanto, un conjunto de microcircuitos que juntos forman un dispositivo funcional se pueden representar como un elemento. Un ejemplo ilustrativo aquí es el modelado de un procesador modular de bits. También es posible una opción alternativa: cuando los elementos representan secciones separadas de un microcircuito, por ejemplo, en la etapa de análisis de especificaciones técnicas y descomposición. La característica principal aquí es que el elemento está representado por un gran bloque de lógica, donde para rutas de procesamiento de datos largas y a menudo convergentes es necesario representar las dependencias de las salidas con respecto a las entradas. Como en el caso de los elementos de niveles inferiores, los elementos del nivel de microcircuito no se construyen jerárquicamente a partir de primitivos más simples, sino que representan objetos modelo únicos. Por lo tanto, si necesita modelar un puerto de E/S serie (transceptor asíncrono universal, UART), el modelo correspondiente no se construye conectando modelos funcionales más simples de bloques como registros y contadores, aquí el propio UART se convierte en el modelo base. Este tipo de modelos son importantes para los OEM que compran chips de otros fabricantes pero no conocen su estructura lógica interna a nivel de puerta porque suele ser un secreto de propiedad. La descripción del comportamiento del modelo de nivel de microcircuito se basa en la relación entrada-salida de cada algoritmo IC específico implementado por un IC determinado. El nivel superior es el nivel del sistema. Los elementos de este nivel son el procesador, la memoria y el conmutador (bus), etc. La descripción del comportamiento en este nivel incluye datos y características básicos como, por ejemplo, la velocidad del procesador en millones de instrucciones por segundo (megoflops) o el rendimiento. de la ruta de procesamiento de datos (bit/s). De la mesa 1 y lo anterior se puede ver que las características estructurales o de comportamiento de los niveles adyacentes se superponen hasta cierto punto. Por ejemplo, tanto a nivel de registro como de microcircuito, se puede utilizar una representación utilizando GSA. Sin embargo, la representación estructural de ambos niveles es completamente diferente, por lo que están separados. Los niveles del microcircuito y del sistema tienen esencialmente los mismos elementos, pero son completamente diferentes en sus características de comportamiento. Por tanto, los modelos de comportamiento a nivel de IC permiten el cálculo de respuestas individuales detalladas en forma de valores enteros y de bits. Y la representación conductual del nivel del sistema tiene una seria limitación: sirve principalmente para modelar la capacidad del sistema o determinar los parámetros estocásticos del sistema. En la práctica, la vista de diseño a nivel de sistema se utiliza principalmente para la evaluación comparativa de diferentes arquitecturas. En general, se deben utilizar modelos de diferentes niveles si los requisitos, ya sean de comportamiento o estructurales, son diferentes.

El último concepto asociado a la representación jerárquica de un proyecto es la llamada ventana de proyecto.

Este término se refiere a un grupo de niveles del árbol de proyectos con los que trabaja cada desarrollador específico. Por lo tanto, la ventana del proyecto para el diseño de VLSI cubre los niveles de silicio, circuito, puerta, registro y chip. El diseñador de computadoras, por otro lado, generalmente está interesado en una ventana que cubra los niveles de puerta, registro, chip y sistema. Es el concepto de ventana de proyecto la base del diseño de varios niveles. A medida que aumenta la complejidad de VLSI, resultará poco práctico incluir una capa de puerta en la ventana de diseño, ya que se pueden colocar cientos de miles de puertas lógicas en un solo chip. El nivel de registro, aunque ciertamente menos complejo que el nivel de puerta, también puede contener detalles opcionales para aquellos interesados ​​sólo en señales de E/S VLSI.

Así, desde el punto de vista del diseñador de la máquina, el propio VLSI se convertirá en un elemento del diseño.

Arroz. 7. Un ejemplo de implementación de niveles de presentación de un sistema multiprocesador.

Priorato, CANALLA es un sistema organizativo y técnico que consta de un conjunto de herramientas de automatización de diseño y un equipo de especialistas del departamento. organización de diseño, realizando diseño asistido por computadora objeto, que es el resultado de la actividad organización de diseño [54 , 9 ].

De esta definición se deduce que CANALLA- este no es un medio de automatización, sino un sistema de actividad humana Por diseño objetos. Es por eso automatización El diseño como disciplina científica y técnica se diferencia del uso habitual de las computadoras en los procesos de diseño en que considera las cuestiones de la construcción de un sistema, y ​​no un conjunto de tareas individuales. Esta disciplina es metodológica porque resume las características que son comunes a diferentes aplicaciones específicas [ 59 ].

Esquema operativo ideal CANALLA mostrado en la Fig. 5.

Arroz. 5. diagrama de funcionamiento CAD; KSA - un conjunto de medios técnicos

Este esquema es ideal en el sentido de total cumplimiento de la formulación de acuerdo con los estándares existentes y el incumplimiento de los sistemas de la vida real, en los que no todo el trabajo de diseño se lleva a cabo utilizando herramientas de automatización y no todos los diseñadores utilizan estas herramientas.

Los diseñadores, como se desprende de la definición, pertenecen a CANALLA. Esta afirmación es bastante legítima, porque... CANALLA es un sistema de diseño asistido por ordenador en lugar de automático. Esto significa que algunas de las operaciones de diseño siempre pueden ser realizadas por humanos. Al mismo tiempo, en sistemas más avanzados la proporción obras realizados por humanos serán menos, pero el contenido de estos obras será más creativo y el papel de la persona en la mayoría de los casos será más responsable.

De la definición CANALLA de ello se deduce que el propósito de su funcionamiento es el diseño. Como ya se mencionó, el diseño es un proceso de procesamiento de información que, en última instancia, conduce a obtener una imagen completa de lo que se está diseñando. objeto y métodos de su fabricación [ 37 ].

En la práctica del diseño manual, una descripción completa de lo que se está diseñando. objeto y métodos de su fabricación contiene el diseño del producto y la documentación técnica. Para la condición de diseño asistido por computadora, el nombre del producto de diseño final que contiene datos sobre objeto y las tecnologías para su creación. En la práctica se llama Por-sigue siendo un "proyecto".

El diseño es uno de los tipos más complejos de trabajo intelectual realizado por los humanos. Además, el proceso de diseño de complejos objetos Está más allá del poder de una sola persona y lo lleva a cabo un equipo creativo. Esto, en su cola, hace que el proceso de diseño sea aún más complejo y difícil de formalizar. Para automatizar un proceso de este tipo, es necesario saber claramente qué es realmente y cómo lo llevan a cabo los desarrolladores. Experiencia indica que el estudio de los procesos de diseño y su formalización fue entregado a especialistas con gran dificultad, por lo tanto automatización El diseño se llevó a cabo en etapas, cubriendo consistentemente todos los nuevos operaciones del proyecto. En consecuencia, gradualmente se crearon nuevos sistemas y se mejoraron los antiguos. Cuantas más partes esté dividido el sistema, más difícil será formular correctamente los datos iniciales para cada parte, pero más fácil será realizar la optimización.

Objeto de automatización de diseño. son las obras, las acciones humanas que realiza durante el proceso de diseño. Y lo que diseñan se llama objeto de diseño.

Una persona puede diseñar una casa, un coche, proceso tecnológico, producto industrial. Lo mismo objetos diseñado para diseñar CANALLA. Al mismo tiempo comparten CANALLA productos ( CANALLA Yo y Proceso CAD (CAD TP).

Por eso, objetos de diseño no son diseñar objetos de automatización. En la práctica de producción. objeto de automatización de diseño Es el conjunto completo de acciones de los diseñadores que desarrollan un producto o proceso tecnológico, o ambos, y documentar los resultados de los desarrollos en forma de documentación de diseño, tecnológica y operativa.

Al dividir todo el proceso de diseño en etapas y operaciones, puedes describirlos usando ciertos métodos matemáticos y definir herramientas para automatizarlos. Entonces es necesario considerar el seleccionado. operaciones del proyecto Y herramientas de automatización en un complejo y encontrar formas de combinarlos en un solo sistema que cumpla con los objetivos.

Al diseñar un complejo objeto varios operaciones del proyecto se repiten muchas veces. Esto se debe al hecho de que el diseño es un proceso que se desarrolla naturalmente. Se inicia con el desarrollo de un concepto general del diseño objeto, basado en ello - diseño preliminar. A continuación se muestran soluciones aproximadas (estimaciones): diseño preliminar se especifican en todas las etapas de diseño posteriores. En general, este proceso se puede representar como una espiral. En la vuelta inferior de la espiral está el concepto del diseño. objeto, en la parte superior: datos finales sobre el diseño. objeto. En cada vuelta de la espiral, desde el punto de vista de la tecnología de procesamiento de la información, idénticas operaciones, pero en un volumen cada vez mayor. Por lo tanto, instrumental herramientas de automatización Las operaciones repetidas pueden ser las mismas.

En la práctica, es muy difícil resolver por completo el problema de formalizar todo el proceso de diseño, sin embargo, si al menos parte de las operaciones de diseño se automatizan, esto aún se justificará, ya que permitirá un mayor desarrollo de lo creado. CANALLA basado en soluciones técnicas más avanzadas y con menos recursos.

En general, para todas las etapas del diseño de productos y su tecnología de fabricación, se pueden distinguir los siguientes tipos principales de operaciones típicas de procesamiento de información:

búsqueda y selección de diversas fuentes de información necesaria;

análisis de información seleccionada;

realizar cálculos;

tomar decisiones de diseño;

registro de soluciones de diseño en una forma conveniente para su uso posterior (en etapas posteriores de diseño, durante la fabricación u operación del producto).

Automatización de las operaciones y procesos de procesamiento de información enumerados para gestionar el uso de la información en todas las etapas del diseño es la esencia del funcionamiento de los sistemas CAD modernos.

¿Cuáles son las principales características de los sistemas de diseño asistido por computadora y sus diferencias fundamentales con los métodos de automatización "basados ​​en tareas"?

El primer rasgo característico es la capacidad integral resolver un problema de diseño general, estableciendo una estrecha conexión entre tareas particulares, es decir, la posibilidad de un intercambio intensivo de información e interacción no solo de procedimientos individuales, sino también de etapas de diseño. Por ejemplo, en relación con la etapa técnica (diseño) del diseño. CANALLA RES permite resolver problemas de diseño, colocación y enrutamiento en estrecha interrelación, que deben estar integrados en el hardware y software del sistema.

En relación con los sistemas de nivel superior, podemos hablar de establecer una estrecha conexión de información entre los circuitos y las etapas técnicas del diseño. Estos sistemas permiten crear medios radioelectrónicos más eficaces en términos de un conjunto de requisitos funcionales, de diseño y tecnológicos.

La segunda diferencia CANALLA RES es modo interactivo Diseño en el que se lleva a cabo un proceso continuo. diálogo"hombre máquina". No importa cuán complejos y sofisticados sean los métodos de diseño formal, no importa cuán grandiosos sean fuerza herramientas informáticas, es imposible crear equipos complejos sin la participación creativa de los seres humanos. Diseñar sistemas de automatización. Por su diseño no debe reemplazar al diseñador, sino actuar como una poderosa herramienta para su actividad creativa.

Tercera característica CANALLA RES radica en la posibilidad modelado de simulación Sistemas radioelectrónicos en condiciones de funcionamiento cercanas a las reales. Modelado de simulación Permite predecir la reacción del diseño. objeto a una variedad de perturbaciones, permite al diseñador "ver" los frutos de su trabajo en acción sin necesidad de crear prototipos. El valor de esta característica. CANALLA es que en la mayoría de los casos es extremadamente difícil formular una estrategia sistémica. criterio de desempeño RES. La eficiencia está asociada a una gran cantidad de requisitos de diferente naturaleza y depende de una gran cantidad de parámetros de las RES y de factores externos. Por lo tanto, en problemas de diseño complejos es casi imposible formalizar el procedimiento para encontrar la solución óptima. Por criterio para la eficacia integral de la solución. Modelado de simulación te permite probar diferentes opciones de solución y elegir la mejor, hacerlo rápidamente y tener en cuenta todo tipo de factores y perturbaciones.

La cuarta característica es la importante complicación del soporte de software e información para el diseño. Estamos hablando no solo de un aumento cuantitativo y volumétrico, sino también de una complejidad ideológica, que se asocia con la necesidad de crear lenguajes de comunicación entre el diseñador y la computadora, desarrollar bancos de datos, programas de intercambio de información entre los componentes del sistema y programas de diseño. Como resultado del diseño, se crean RES nuevas y más avanzadas, que se diferencian de sus análogos y prototipos por una mayor eficiencia debido al uso de nuevos fenómenos físicos y principios operativos, una base y estructura de elementos más avanzada, diseños mejorados y procesos tecnológicos progresivos.

Enviar su buen trabajo en la base de conocimientos es sencillo. Utilice el siguiente formulario

Los estudiantes, estudiantes de posgrado y jóvenes científicos que utilicen la base de conocimientos en sus estudios y trabajos le estarán muy agradecidos.

Pruebasobre este tema:

Etapas del diseño de sistemas electrónicos.

Una solución de diseño es una descripción intermedia del objeto diseñado, obtenida en uno u otro nivel jerárquico, como resultado de la realización de un procedimiento (en el nivel correspondiente).

El procedimiento de diseño es una parte integral del proceso de diseño. Ejemplos de procedimientos de diseño son la síntesis del diagrama funcional del dispositivo diseñado, el modelado, la verificación, el trazado de interconexiones en una placa de circuito impreso, etc.

El diseño de una central eléctrica se divide en etapas. Una etapa es una secuencia específica de procedimientos de diseño. La secuencia general de etapas de diseño es la siguiente:

elaboración de especificaciones técnicas;

aportes del proyecto;

diseño arquitectónico;

diseño funcional y lógico;

diseño de circuito;

diseño topológico;

producción de un prototipo;

determinación de las características del dispositivo.

Elaboración de especificaciones técnicas. Se determinan los requisitos para el producto diseñado, sus características y se forman las especificaciones técnicas para el diseño.

Entrada del proyecto. Cada etapa de diseño tiene sus propios medios de entrada; además, muchos sistemas de herramientas proporcionan más de una forma de describir el proyecto.

Los editores gráficos y de texto de alto nivel para descripciones de proyectos de sistemas de diseño modernos son eficaces. Dichos editores brindan al desarrollador la oportunidad de dibujar un diagrama de bloques de un sistema grande, asignar modelos a bloques individuales y conectar estos últimos a través de buses y rutas de transmisión de señales. Los editores suelen vincular automáticamente descripciones de texto de bloques y conexiones con las imágenes gráficas correspondientes, proporcionando así un modelado integral del sistema. Esto permite a los ingenieros de sistemas no cambiar su estilo de trabajo habitual: todavía pueden pensar, esbozar un diagrama de flujo de su proyecto como si estuviera en una hoja de papel, mientras al mismo tiempo se ingresa y acumula información precisa sobre el sistema.

Las ecuaciones lógicas o los diagramas de circuitos suelen utilizarse muy bien para describir la lógica básica de la interfaz.

Las tablas de verdad son útiles para describir decodificadores u otros bloques lógicos simples.

Los lenguajes de descripción de hardware que contienen construcciones de tipo máquina de estados suelen ser mucho más eficientes a la hora de representar bloques funcionales lógicos más complejos, como los bloques de control.

Diseño arquitectónico. Representa el diseño del dispositivo electrónico al nivel de transmisión de señal a la CPU y memoria, memoria y unidad de control. En esta etapa, se determina la composición del dispositivo en su conjunto, se determinan sus principales componentes de hardware y software.

Aquellos. El diseño de un sistema completo con una representación de alto nivel para verificar la exactitud de las soluciones arquitectónicas generalmente se realiza en los casos en que se está desarrollando un sistema fundamentalmente nuevo y todos los problemas arquitectónicos deben resolverse cuidadosamente.

En muchos casos, el diseño de un sistema completo requiere la inclusión de componentes y efectos no eléctricos en el diseño que se van a probar en un único paquete de simulación.

Los elementos de este nivel son: procesador, memoria, controladores, buses. Al construir modelos y simular el sistema, aquí se utilizan métodos de teoría de grafos, teoría de conjuntos, teoría de procesos de Markov, teoría de colas, así como medios lógicos y matemáticos para describir el funcionamiento del sistema.

En la práctica, se prevé construir una arquitectura de sistema parametrizada y seleccionar los parámetros óptimos para su configuración. En consecuencia, se deben parametrizar los modelos correspondientes. Los parámetros de configuración del modelo arquitectónico determinan qué funciones se implementarán en hardware y cuáles en software. Algunas opciones de configuración de hardware incluyen:

número, capacidad y capacidad de los autobuses del sistema;

tiempo de acceso a la memoria;

tamaño de la memoria caché;

número de procesadores, puertos, bloques de registro;

capacidad de los buffers de transferencia de datos.

Y los parámetros de configuración del software incluyen, por ejemplo:

parámetros del planificador;

prioridad de tareas;

intervalo de "remoción de basura";

el intervalo de CPU máximo permitido para el programa;

parámetros del subsistema de administración de memoria (tamaño de página, tamaño de segmento, así como distribución de archivos entre sectores del disco;

Parámetros de configuración de transferencia de datos:

valor del intervalo de tiempo de espera;

tamaño del fragmento;

Parámetros de protocolo para detección y corrección de errores.

Arroz. 1 - Secuencia de procedimientos de diseño para la etapa de diseño arquitectónico

En el diseño interactivo a nivel de sistema, las especificaciones funcionales a nivel de sistema se introducen primero en forma de diagramas de flujo de datos y se seleccionan los tipos de componentes para implementar varias funciones (Figura 1). La tarea principal aquí es desarrollar una arquitectura de sistema que satisfaga los requisitos funcionales, de velocidad y de costo especificados. Los errores a nivel arquitectónico son mucho más costosos que las decisiones tomadas durante el proceso de implementación física.

Los modelos arquitectónicos son importantes y reflejan la lógica del comportamiento del sistema y sus características temporales, lo que permite identificar problemas funcionales. Tienen cuatro características importantes:

representan con precisión la funcionalidad de los componentes de hardware y software utilizando abstracciones de datos de alto nivel en forma de flujos de datos;

Los modelos arquitectónicos representan de forma abstracta la tecnología de implementación en forma de parámetros de tiempo. La tecnología de implementación específica está determinada por los valores específicos de estos parámetros;

los modelos arquitectónicos contienen circuitos que permiten que muchos bloques funcionales compartan (compartan) componentes;

estos modelos deben ser parametrizables, tipificables y reutilizables;

El modelado a nivel de sistema permite al desarrollador evaluar diseños de sistemas alternativos en términos de la relación entre su funcionalidad, rendimiento y costo.

Sistema de herramientas de diseño de arriba hacia abajo (ASIC Navigator, Compass Design Automation) para ASIC y sistemas.

Un intento de liberar a los ingenieros del diseño a nivel de válvulas.

Asistente lógico (asistente lógico);

Asistente de Diseño;

ASIC Synthesizez (sintetizador ASIC);

Es un entorno unificado de diseño y análisis. Le permite crear una especificación ASIC ingresando descripciones gráficas y textuales de sus diseños. Los usuarios pueden describir sus diseños utilizando la mayoría de los métodos de entrada de alto nivel, incluidos diagramas de flujo, fórmulas booleanas, diagramas de estado, declaraciones en lenguaje VHDL y Verilog, y más. El software del sistema admitirá estos métodos de entrada como base para todo el proceso de diseño del sistema ASIC posterior.

La arquitectura general del ASIC diseñado se puede representar en forma de bloques funcionales interconectados sin tener en cuenta su partición física. Luego, estos bloques se pueden describir de la manera que mejor se adapte a las características específicas de cada función. Por ejemplo, el usuario puede describir la lógica de control mediante diagramas de estado, bloques de funciones aritméticas mediante diagramas de ruta de datos y funciones algorítmicas mediante VHDL. La descripción final puede ser una combinación de texto y gráficos y sirve como base para el análisis y la implementación del ASIC.

El subsistema Logic Assistant convierte la especificación recibida en código VHDL de comportamiento. Este código se puede procesar utilizando un sistema de modelado VHDL desarrollado por un tercero. Modificar la especificación a nivel de comportamiento permite realizar cambios y depurar en las etapas iniciales del diseño.

Asistente de diseño

Una vez verificada la especificación, se puede mostrar en el dispositivo ASIC. Sin embargo, primero el usuario debe decidir cuál es la mejor manera de implementar un proyecto de tan alto nivel. La descripción del diseño se puede asignar a uno o más conjuntos de puertas o circuitos integrados basados ​​en elementos estándar.

Dising Assistant ayuda a los usuarios a evaluar una variedad de opciones para lograr la implementación óptima. DA siguiendo las instrucciones del usuario, determina el tamaño estimado del chip, los posibles métodos de empaquetado, el consumo de energía y el número estimado de puertas lógicas para cada opción de descomposición y para cada tipo de ASIC.

Luego, el usuario puede realizar de forma interactiva análisis hipotéticos, explorar soluciones técnicas alternativas con diferentes desgloses de diseño u organizar y mover elementos de matriz de puertas estándar. De esta manera, el usuario puede encontrar el enfoque óptimo que cumpla con los requisitos de la especificación.

Sintetizador ASIC

Una vez que se ha seleccionado una opción de diseño particular, su descripción de comportamiento debe convertirse en una representación a nivel de puerta lógica. Este procedimiento requiere mucha mano de obra.

A nivel de puerta, se pueden seleccionar como elementos estructurales los siguientes: puertas lógicas, disparadores y tablas de verdad y ecuaciones lógicas como medios de descripción. Al utilizar el nivel de registro, los elementos estructurales serán: registros, sumadores, contadores, multiplexores y los medios de descripción serán tablas de verdad, lenguajes de microoperaciones, tablas de transición.

A nivel lógico funcional se han generalizado los denominados modelos de simulación lógica o simplemente modelos de simulación (IM). Los IM reflejan sólo la lógica externa y las características temporales del funcionamiento del dispositivo diseñado. Normalmente, en un MI, las operaciones internas y la estructura interna no deberían ser similares a las existentes en el dispositivo real. Pero las operaciones simuladas y las características temporales de funcionamiento, tal como se observan externamente, en un IM deben ser adecuadas a las que existen en un dispositivo real.

Los modelos de esta etapa se utilizan para comprobar la correcta implementación de algoritmos específicos para el funcionamiento de un circuito funcional o lógico, así como diagramas de tiempos del dispositivo, sin una implementación de hardware específica y teniendo en cuenta las características del elemento base.

Esto se hace utilizando métodos de modelado lógico. El modelado lógico significa simular en una computadora el funcionamiento de un circuito funcional en el sentido de mover información presentada en forma de valores lógicos "0" y "1" desde la entrada del circuito hasta su salida. Verificar el funcionamiento de un circuito lógico incluye tanto verificar las funciones lógicas implementadas por el circuito como verificar las relaciones de sincronización (la presencia de rutas críticas, riesgos de falla y carrera de señales). Las principales tareas que se resuelven con la ayuda de modelos de este nivel son la verificación de diagramas funcionales y de circuitos, el análisis de pruebas de diagnóstico.

El diseño de circuitos es el proceso de desarrollar circuitos eléctricos básicos y especificaciones de acuerdo con los requisitos de las especificaciones técnicas. Los dispositivos diseñados pueden ser: analógicos (generadores, amplificadores, filtros, moduladores, etc.), digitales (diversos circuitos lógicos), mixtos (analógico-digital).

En la etapa de diseño de circuitos, los dispositivos electrónicos están representados a nivel de circuito. Los elementos de este nivel son componentes activos y pasivos: resistencia, condensador, inductor, transistores, diodos, etc. Un fragmento de circuito típico (puerta, disparador, etc.) también se puede utilizar como elemento a nivel de circuito. El circuito electrónico del producto diseñado es una combinación de componentes ideales que refleja con bastante precisión la estructura y composición elemental del producto diseñado. Se supone que los componentes ideales del circuito admiten una descripción matemática con parámetros y características dados. El modelo matemático de un componente de un circuito electrónico es una EDO con respecto a las variables: corriente y voltaje. Un modelo matemático de un dispositivo está representado por un conjunto de ecuaciones algebraicas o diferenciales que expresan las relaciones entre corrientes y voltajes en varios componentes del circuito. Los modelos matemáticos de fragmentos de circuitos típicos se denominan macromodelos.

La etapa de diseño del circuito incluye los siguientes procedimientos de diseño:

Síntesis estructural: construcción de un circuito equivalente del dispositivo diseñado.

el cálculo de características estáticas implica determinar corrientes y voltajes en cualquier nodo del circuito; análisis de las características corriente-tensión y estudio de la influencia de los parámetros de los componentes sobre las mismas.

El cálculo de las características dinámicas consiste en determinar los parámetros de salida del circuito en función de los cambios en los parámetros internos y externos (análisis de variante única), así como evaluar la sensibilidad y el grado de dispersión con respecto a los valores nominales de los parámetros de salida en función. sobre los parámetros de entrada y externos del circuito electrónico (análisis multivariado).

optimización paramétrica, que determina los valores de los parámetros internos de un circuito electrónico que optimizan los parámetros de salida.

Hay diseños de arriba hacia abajo (de arriba hacia abajo) y de abajo hacia arriba (de abajo hacia arriba). En el diseño de arriba hacia abajo, los pasos que utilizan niveles más altos de representación de dispositivos se ejecutan antes que los pasos que utilizan niveles jerárquicos más bajos. Con el diseño ascendente, la secuencia es la opuesta.

Al observar el árbol de un proyecto, puede señalar dos conceptos de diseño: de abajo hacia arriba (de abajo hacia arriba) y de arriba hacia abajo (de arriba hacia abajo). Aquí la palabra "arriba" se refiere a la raíz del árbol y la palabra "abajo" se refiere a las hojas. Con el diseño de arriba hacia abajo, el trabajo puede comenzar ya cuando el desarrollador ya conoce sólo las funciones de la raíz y, en primer lugar, divide la raíz en un determinado conjunto de primitivas de nivel inferior.

Después de esto, el desarrollador procede a trabajar con el nivel subyacente y desglosa las primitivas de este nivel. Este proceso continúa hasta llegar a los nodos hoja del proyecto. Para caracterizar el diseño de arriba hacia abajo, es importante tener en cuenta que la partición en cada nivel se optimiza de acuerdo con uno u otro criterio objetivo. Aquí la partición no está limitada por el marco de “lo que ya existe”.

El término "diseño ascendente" es un nombre un poco inapropiado ya que el proceso de diseño aún comienza con la definición de la raíz del árbol, pero en este caso la partición se realiza en función de los componentes que ya están ahí y pueden usarse como primitivos. ; en otras palabras, al particionar, el desarrollador debe asumir qué componentes se representarán en los nodos hoja. Estas partes muy “inferiores” se diseñarán primero. El diseño de arriba hacia abajo parece ser el enfoque más adecuado, pero su debilidad es que los componentes resultantes no son “estándar”, lo que aumenta el costo del proyecto. Por lo tanto, una combinación de métodos de diseño ascendente y descendente parece ser la más racional.

Se predice que la gran mayoría de los ingenieros electrónicos e informáticos utilizarán una metodología de arriba hacia abajo. Se convertirán, en esencia, en ingenieros de sistemas y dedicarán una parte importante de su tiempo al diseño de productos a nivel de comportamiento.

Hoy en día, el diseño de sistemas electrónicos sigue una metodología ascendente, siendo el primer paso en el proceso de diseño la introducción de una descripción del circuito a nivel estructural (obviamente a nivel de CI y de componentes discretos). Una vez determinada la estructura, se introduce una descripción del comportamiento de este sistema en uno u otro lenguaje de descripción de este equipo y se realiza la modulación. En este caso, la parte electrónica del proyecto se realiza de forma manual, es decir, sin el uso de herramientas de diseño.

La creciente complejidad de los sistemas diseñados lleva al hecho de que los desarrolladores prácticamente pierden la capacidad de analizar intuitivamente el proyecto, es decir, evaluar la calidad y las características de la especificación del diseño del sistema. Y el modelado a nivel de sistema utilizando modelos arquitectónicos (como primera etapa del proceso de diseño de arriba hacia abajo) brinda esa oportunidad.

En el caso del diseño de arriba hacia abajo, los dos pasos del diseño de abajo hacia arriba descritos anteriormente se realizan en orden inverso. El diseño de arriba hacia abajo se centra en la representación conductual del sistema que se está diseñando más que en su representación física o estructural. Naturalmente, el resultado final del diseño de arriba hacia abajo es también una representación estructural o esquemática del proyecto.

El punto aquí es que el diseño de arriba hacia abajo requiere modelos arquitectónicos de sistemas, y el diseño de abajo hacia arriba requiere modelos estructurales.

Beneficios (para todos los sistemas CAD):

1) La metodología de diseño de arriba hacia abajo sirve como requisito previo para el diseño paralelo: el desarrollo coordinado de subsistemas de hardware y software.

2) La introducción del método de diseño de arriba hacia abajo se ve facilitada por herramientas de síntesis lógica. Estas herramientas proporcionan la transformación de fórmulas lógicas en descripciones de nivel de puerta lógica físicamente implementables.

De este modo:

implementación física simplificada

uso eficiente del tiempo de diseño

Las plantillas tecnológicas se utilizan de forma eficaz.

Sin embargo, para diseños complejos con escalas de varios cientos de miles de puertas lógicas, es deseable poder lograr una optimización global mediante modelado y análisis a nivel de sistema.

3) La metodología de diseño de arriba hacia abajo se basa en el hecho de que se crea automáticamente una especificación del proyecto en función de los requisitos funcionales iniciales. Son los requisitos funcionales los que constituyen el componente inicial en el diseño de sistemas complejos. Gracias a esto, este enfoque reduce la probabilidad de que un sistema no funcione. En muchos casos, el fallo de un sistema diseñado se debe a una falta de coincidencia entre los requisitos funcionales y las especificaciones de diseño.

4) Otra ventaja potencial del diseño de arriba hacia abajo es que permite el desarrollo de pruebas efectivas para la verificación y validación del diseño, así como vectores de prueba para monitorear los productos fabricados.

5) Los resultados del modelado a nivel del sistema pueden servir como base para una evaluación cuantitativa del proyecto ya en las etapas iniciales de diseño. En etapas posteriores, se requiere simulación a nivel de puerta lógica para verificar y validar el diseño. Un entorno de diseño homogéneo le permitirá comparar los resultados de la simulación obtenidos en la primera etapa de diseño y en las posteriores.

Documentos similares

Concepto, tareas y problemas de automatización del diseño de sistemas electrónicos complejos. Estructura del complejo hardware y software CAD. Descripción del microcircuito, registro, válvula y niveles de representación de silicio de sistemas multiprocesador.

resumen, añadido el 11/11/2010


Simulación de un amplificador de potencia de audiofrecuencia (AMP) con el fin de verificar que sus características cumplen con los requisitos técnicos para este tipo de dispositivos. Estudio de los procedimientos básicos de diseño de la etapa de diseño de circuitos.

trabajo del curso, añadido el 07/07/2009


Diagrama típico del proceso de diseño asistido por computadora para sistemas de distribución electrónica. Clasificación de problemas de diseño resueltos durante el proceso de diseño de RES. Estructura CAD, soporte matemático, soporte lingüístico. Lenguajes de diálogo, sus variedades y tipos.

resumen, añadido el 10/12/2008


Los métodos algorítmicos se utilizan ampliamente para medir y calcular los parámetros de modelos matemáticos de componentes de radio en sistemas de diseño de circuitos electrónicos asistidos por computadora. Para su diseño se utilizan ordenadores electrónicos.

disertación, agregada el 15/12/2008


Sistema para modelado de circuitos de dispositivos electrónicos. Descripción matemática de objetos de control; determinación de parámetros de objetos tecnológicos. Evaluación de indicadores de calidad de armas autopropulsadas. Cálculo de sistemas lineales continuos, su optimización estructural.

curso de conferencias, añadido el 06/05/2013


Análisis del estado actual del diseño de dispositivos radiotransceptores. Descripción de los sistemas de apoyo a la decisión, perspectivas de uso de dichos sistemas en el campo del diseño. Cálculo del ancho de banda de la ruta de alta frecuencia del receptor.

tesis, agregada el 30/12/2015


Métodos básicos de diseño y desarrollo de dispositivos electrónicos. Cálculo de sus parámetros estáticos y dinámicos. Aplicación práctica del paquete de simulación de circuitos MicroCap 8 para el modelado de amplificadores en los dominios de frecuencia y tiempo.

trabajo del curso, añadido el 23/07/2013


Modos de funcionamiento, tipos de medios técnicos de los sistemas de videovigilancia televisiva, etapas y algoritmo de diseño. Opciones para seleccionar un monitor y los dispositivos de grabación más populares. Clasificación de cámaras, características de instalación interna y externa.

resumen, añadido el 25/01/2009


Principios de diseño de un complejo de medios técnicos de sistemas de control automatizados. Requisitos para dispositivos especializados y costos de su implementación. Dispositivos de codificación de información gráfica. Plotters y marcadores.

resumen, añadido el 20/02/2011


Métodos y etapas de diseño de equipos electrónicos. El papel del lenguaje de programación en los sistemas de diseño asistido por computadora. Breve descripción de los ordenadores utilizados en la resolución de problemas de automatización del diseño de equipos electrónicos.

Parte 1. Información general sobre CAD

Información sobre el diseño de objetos técnicos.

información general

Diseñar nuevos tipos y muestras de máquinas, equipos, dispositivos, dispositivos, dispositivos y otros productos es un proceso complejo y largo, que incluye el desarrollo de datos iniciales, dibujos, documentación técnica necesaria para la fabricación de prototipos y la posterior producción y operación del diseño. objetos.

Se trata de un conjunto de trabajos cuyo objetivo es obtener descripciones de un objeto técnico nuevo o modernizado suficientes para la implementación o fabricación del objeto en determinadas condiciones. Durante el proceso de diseño surge la necesidad de crear una descripción necesaria para la construcción de un objeto que aún no existe. Las descripciones obtenidas durante el diseño pueden ser finales o intermedias. Las descripciones finales son un conjunto de documentación de diseño y tecnológica en forma de dibujos, especificaciones, programas informáticos y sistemas automatizados, etc.

Un proceso de diseño llevado a cabo íntegramente por humanos se llama manual. Actualmente, el diseño más extendido en el diseño de objetos complejos es el diseño en el que se produce la interacción entre una persona y una computadora. Este tipo de diseño se llama automatizado. es un sistema organizativo y técnico que consta de un conjunto de herramientas de automatización de diseño que interactúa con los departamentos de la organización de diseño y realiza un diseño asistido por computadora. Las ideas sobre objetos técnicos complejos en el proceso de su diseño se dividen en aspectos y niveles jerárquicos. Los aspectos caracterizan uno u otro grupo de propiedades relacionadas de un objeto. Los aspectos típicos en las descripciones de objetos técnicos son: funcional, de diseño y tecnológico. Aspecto funcional refleja los procesos físicos y de información que ocurren en un objeto durante su funcionamiento. Aspecto de diseño Caracteriza la estructura, ubicación en el espacio y forma de los componentes de un objeto. Aspecto tecnológico determina la capacidad de fabricación, las capacidades y los métodos de fabricación de un objeto en determinadas condiciones.

La división de las descripciones de los objetos diseñados en niveles jerárquicos según el grado de detalle en el que se reflejan las propiedades de los objetos es la esencia del enfoque de diseño jerárquico de bloques.

Los niveles jerárquicos típicos de diseño funcional son: funcional-lógico (diagramas funcionales y lógicos); diseño de circuitos (diagramas eléctricos de componentes y bloques individuales); componente (diseño de elementos y su ubicación).

El diseño se divide en etapas, fases y procedimientos. Hay etapas de trabajo de investigación científica (I+D), trabajo de diseño experimental (I+D), diseño preliminar, diseño técnico, diseño detallado y prueba de prototipos.

Descripción del objeto o de su parte, suficiente para llegar a una conclusión sobre el fin del diseño o las formas de continuarlo. - parte del diseño que finaliza con la obtención de una solución de diseño. Ruta de diseño Es la secuencia de procedimientos de diseño que conducen a la obtención de las soluciones de diseño requeridas.

Los procedimientos de diseño se dividen en procedimientos de síntesis y análisis. El procedimiento de síntesis consiste en crear descripciones del objeto diseñado. Las descripciones muestran la estructura y los parámetros del objeto (es decir, se lleva a cabo una síntesis estructural y paramétrica). El procedimiento de análisis es el estudio de un objeto. La verdadera tarea del análisis se formula como la tarea de establecer correspondencia entre dos descripciones diferentes del mismo objeto. Una de las descripciones se considera primaria y se supone que se ha establecido su exactitud. La otra descripción se refiere a un nivel más detallado de la jerarquía y su exactitud debe establecerse en comparación con la descripción primaria. Esta comparación se llama verificación. Hay dos métodos para verificar los procedimientos de diseño: analítico y numérico.

El diseño tanto de objetos individuales como de sistemas comienza con el desarrollo de especificaciones técnicas (TOR) para el diseño. La especificación técnica contiene información básica sobre el objeto de diseño, sus condiciones de funcionamiento, así como los requisitos impuestos por el cliente para el producto diseñado. El requisito más importante para las especificaciones técnicas es su integridad. El cumplimiento de este requisito determina el momento y la calidad del diseño. La siguiente etapa, el diseño preliminar, está asociada con la búsqueda de posibilidades fundamentales para construir un sistema, el estudio de nuevos principios, estructuras y la justificación de las soluciones más generales. El resultado de esta etapa es una propuesta técnica.

En la etapa de diseño preliminar se realiza un estudio detallado de la posibilidad de construir un sistema, cuyo resultado es un diseño preliminar.

En la etapa de diseño técnico se realiza una presentación ampliada de todos los diseños y soluciones tecnológicas; El resultado de esta etapa es un diseño técnico.

En la etapa de diseño detallado se realiza un estudio detallado de todos los bloques, conjuntos y piezas del sistema diseñado, así como de los procesos tecnológicos para la producción de piezas y su montaje en conjuntos y bloques.

La etapa final es la producción de un prototipo, según cuyos resultados de pruebas se realizan los cambios necesarios en la documentación de diseño.

En el diseño no automatizado, las etapas que requieren más mano de obra son el diseño técnico y detallado. La introducción de la automatización en estas etapas conduce a resultados más efectivos.

En el proceso de diseño de un sistema complejo, se forman ciertas ideas sobre el sistema, que reflejan sus propiedades esenciales con distintos grados de detalle. En estas representaciones es posible identificar componentes - niveles de diseño. Como regla general, un nivel incluye representaciones que tienen una base física común y permiten el uso del mismo aparato matemático para su descripción. Los niveles de diseño se pueden distinguir por el grado de detalle con el que se reflejan las propiedades del objeto diseñado. Entonces se llaman niveles de diseño horizontales (jerárquicos).

La identificación de niveles horizontales es la base. enfoque jerárquico de bloques para diseñar. Los niveles horizontales tienen las siguientes características:

al pasar de un cierto nivel K1, en el que se considera el sistema S, al nivel vecino inferior K2, el sistema S se divide en bloques y sus bloques individuales se consideran en lugar del sistema S;

consideración de cada uno de los bloques en el nivel K2 con un mayor grado de detalle que en el nivel K1, conduce a la obtención tareas de aproximadamente la misma complejidad en términos de capacidades de percepción humana y capacidades de solución utilizando las herramientas de diseño disponibles;

el uso de sus conceptos de sistema y elemento en cada nivel jerárquico, es decir Si los bloques S k se consideraron elementos del sistema diseñado S, entonces en el nivel inferior K2 vecino los mismos bloques S k se consideran sistemas.

Los niveles de diseño también se pueden distinguir por la naturaleza de las propiedades del objeto que se tienen en cuenta. En este caso se llaman niveles de diseño verticales. Al diseñar dispositivos de automatización, los principales niveles verticales son funcional (circuito), diseño y diseño tecnológico. Al diseñar complejos automatizados, a estos niveles se agrega el diseño algorítmico (software).

Asociado al desarrollo de diagramas estructurales, funcionales y de circuitos. En el diseño funcional se determinan las principales características de la estructura, los principios de funcionamiento, los parámetros más importantes y las características de los objetos que se crean.

Diseño algorítmico asociado al desarrollo de algoritmos para el funcionamiento de computadoras y sistemas informáticos (CS), con la creación de su sistema general y software de aplicación.

Diseño estructural Incluye cuestiones de implementación del diseño de los resultados del diseño funcional, es decir. cuestiones de elección de las formas y materiales de las piezas originales, elección de tamaños estándar de piezas estandarizadas, disposición espacial de los componentes y garantía de interacciones específicas entre elementos estructurales.

Diseño de procesos cubre cuestiones de implementación de los resultados del diseño del diseño, es decir, Se consideran las cuestiones de la creación de procesos tecnológicos para la fabricación de productos.

Para la etapa de investigación es recomendable utilizar especiales. sistemas de automatización para investigaciones y experimentos científicos. Estos sistemas utilizan muchos elementos de matemáticas y software CAD para servir en otras fases de diseño.

Dependiendo del orden en que se realicen las etapas de diseño, se hace una distinción entre diseño ascendente y descendente. Diseño ascendente(diseño ascendente) se caracteriza por resolver problemas en niveles jerárquicos inferiores antes de resolver problemas en niveles superiores. La secuencia opuesta resulta en diseño de arriba hacia abajo(diseño de arriba a abajo).

Actualmente, el diseño de equipos complejos y sus elementos y conjuntos se realiza en diferentes empresas utilizando diversos sistemas CAD, incluidos los estándar, por ejemplo CAD para el diseño de equipos electrónicos e informáticos, CAD para el diseño de máquinas eléctricas, etc. .

El diseño funcional en CAD incluye dos grandes niveles horizontales: sistémico y funcional-lógico. El diseño de arriba hacia abajo se utiliza normalmente para realizar tareas en estos niveles.

En Nivel del sistema Se diseñan diagramas de bloques de dispositivos y, por lo tanto, este nivel también se denomina nivel estructural. En este nivel se lleva a cabo una consideración ampliada de todo el sistema en su conjunto, y los elementos del sistema son dispositivos como procesadores, canales de comunicación, diversos sensores, actuadores, etc.

En nivel lógico funcional Se diseñan diagramas funcionales y esquemáticos de los dispositivos. Aquí hay subniveles: registro y lógico. En el subnivel de registros, los dispositivos se diseñan a partir de bloques (bloques como registros, contadores, decodificadores y convertidores lógicos que forman cadenas de transferencia entre registros). En el subnivel lógico, los dispositivos o sus bloques constituyentes se diseñan a partir de elementos lógicos individuales (por ejemplo, compuertas y flip-flops).

Las tareas del nivel lógico funcional en los dispositivos de automatización CAD son similares a las tareas del mismo nivel en otros sistemas CAD relacionados con el diseño de objetos técnicos.

En nivel del circuito Se diseñan diagramas eléctricos esquemáticos de dispositivos. Los elementos aquí son componentes de circuitos electrónicos (resistencias, condensadores, transistores, diodos).

En nivel de componente Se desarrollan componentes individuales de dispositivos, considerados como sistemas formados por elementos.

Diseño funcional en CAD puede ser tanto ascendente como descendente. El diseño ascendente se caracteriza por el uso de configuraciones de componentes genéricas.

El diseño de arriba hacia abajo se caracteriza por el deseo de utilizar soluciones de diseño de circuitos que sean mejores para un dispositivo o elemento de automatización en particular, y está asociado con el desarrollo de diagramas de circuitos y estructuras de componentes originales.

Los niveles jerárquicos más altos de diseño algorítmico se utilizan para crear software informático. Para sistemas de software complejos, suele haber dos niveles jerárquicos. En el nivel más alto, se planifica el sistema de software y se desarrollan esquemas algorítmicos; Los elementos de los circuitos son módulos de software. En el siguiente nivel, estos módulos se programan en algún lenguaje algorítmico. Aquí se utiliza el diseño de arriba hacia abajo.

La tarea principal nivel arquitectónico diseño: elección de la arquitectura del sistema, es decir determinación de características estructurales y algorítmicas como formatos de datos y comandos, sistemas de comando, principios de operación, condiciones para la ocurrencia y disciplina de las interrupciones del servicio, etc. .

Nivel de firmware está destinado al diseño de microprogramas de operaciones y procedimientos realizados en una computadora utilizando hardware. Este nivel está estrechamente relacionado con el nivel lógico-funcional de diseño.

El diseño estructural incluye niveles jerárquicos de diseño de bastidores, paneles y elementos de reemplazo estándar (TEZ). El diseño ascendente es típico para resolver problemas de diseño.

Las principales tareas de los niveles de diseño arquitectónico y del sistema son las siguientes:

Los términos de referencia para el desarrollo de dispositivos CAD individuales incluyen: una lista de las funciones realizadas por el dispositivo; condiciones de funcionamiento del dispositivo, requisitos para sus parámetros de salida, datos sobre el contenido y forma de información que este dispositivo intercambia con otros dispositivos del sistema. Además, en la etapa de diseño funcional de los dispositivos, ya se conoce la decisión tomada en la etapa de diseño preliminar sobre la naturaleza del elemento base.

Por tanto, las tareas nivel de microprograma diseño algorítmico y subnivel de registro. nivel lógico funcional el diseño incluye:

detallar las funciones realizadas por el dispositivo, su implementación algorítmica y presentación de los algoritmos en una de las formas aceptadas;

selección de principios para organizar el dispositivo, incluida, por ejemplo, la descomposición del dispositivo en varios bloques con la elección de su estructura, etc.;

desarrollo de microprogramas, es decir determinación para cada comando de un conjunto de microcomandos y la secuencia de su ejecución;

síntesis de máquinas de estados finitos (bloques) que implementan funciones específicas, con determinación del tipo y capacidad de memoria de las máquinas, funciones de salida y excitación de elementos de memoria.

En subnivel lógico del nivel lógico funcional Se resuelven las siguientes tareas de diseño:

síntesis de diagramas funcionales y de circuitos de bloques seleccionados;

comprobar la funcionalidad de los bloques sintetizados teniendo en cuenta los retrasos de la señal y las limitaciones de la base de elementos seleccionada o desarrollar requisitos para los elementos en el sistema CAD;

síntesis de pruebas de control y diagnóstico;

Formulación de especificaciones técnicas para el nivel de diseño de circuitos.

La parte principal de las especificaciones técnicas a nivel de diseño de circuitos consiste en requisitos para los parámetros de salida de los circuitos electrónicos: retardos de propagación de señales, potencias de disipación, niveles de voltaje de salida, márgenes de inmunidad al ruido, etc. Además, las especificaciones técnicas estipulan las condiciones de funcionamiento indicando los rangos permitidos de cambios en los parámetros externos (temperatura, tensión de alimentación, etc.).

En nivel del circuito Las principales tareas de diseño son las siguientes:

síntesis de la estructura del diagrama del circuito;

cálculo de parámetros de componentes pasivos y determinación de requisitos para parámetros de componentes activos;

cálculo de la probabilidad de cumplir los requisitos de las especificaciones técnicas para los parámetros de salida;

Formulación de especificaciones técnicas para el diseño de componentes.

En nivel de componente Las tareas de diseño funcional, estructural y de procesos están estrechamente relacionadas entre sí. Este:

selección de estructura física y cálculo de parámetros de componentes semiconductores;

selección de topología de componentes y cálculo de dimensiones geométricas;

cálculo de parámetros eléctricos y características de componentes;

cálculo de parámetros del proceso tecnológico que aseguren el resultado final deseado;

cálculo de la probabilidad de cumplir los requisitos para los parámetros de salida de elementos y dispositivos.

En el diseño de arriba hacia abajo, la conexión entre niveles jerárquicos se manifiesta a través de la formación de especificaciones técnicas para el desarrollo de elementos teniendo en cuenta los requisitos del sistema.

En el diseño ascendente, el desarrollo de elementos precede al desarrollo del sistema, por lo que normalmente las especificaciones de los elementos se forman en base a las opiniones de expertos del mismo nivel en el que se diseñan estos elementos. La conexión entre los niveles se manifiesta principalmente en el hecho de que al diseñar un sistema, las propiedades de los elementos ya diseñados se tienen en cuenta mediante el uso de macromodelos de elementos.

Tareas de diseño

El diseño de diseño incluye la resolución de problemas de los siguientes grupos: diseño de conmutación e instalación; asegurar condiciones térmicas aceptables; diseñar componentes electromecánicos de dispositivos externos; producción de documentación de diseño.

Las principales tareas del diseño de conmutación e instalación en CAD son las tareas de colocar componentes sobre un sustrato y enrutar conexiones eléctricas entre componentes. Estas tareas se especifican en la siguiente lista:

cálculo de diseño de las dimensiones geométricas de los componentes (esta tarea a veces se considera una tarea de diseño funcional);

determinar la posición relativa de componentes en un elemento estructural;

colocación de componentes en un elemento de diseño, teniendo en cuenta la geometría del dispositivo, los circuitos y las limitaciones tecnológicas;

rastreo de conexiones;

dibujando vista general dibujos del dispositivo y determinando las principales dimensiones generales.

Los problemas de colocación de elementos y trazado de conexiones eléctricas también se resuelven en el sistema CAD para dispositivos electrónicos RSAD. Así, a nivel de elementos de repuesto estándar (TEZ), es necesario colocar carcasas de microcircuitos y rastrear conductores impresos en una o varias capas de la placa de circuito impreso. Además, las tareas de diseño de conmutación e instalación incluyen la tarea de disponer los elementos en bloques.

La producción de documentación de diseño incluye el registro automático de los resultados de diseño de las tareas mencionadas anteriormente en la forma requerida (por ejemplo, en forma de dibujos, diagramas, tablas, etc.). Así, para obtener originales fotográficos de placas de circuito impreso y fotomáscaras de circuitos integrados (CI), actualmente se utilizan equipos controlados por software: coordenógrafos y fotocompositores.

Diagrama de proceso de diseño

Los problemas resueltos en cada etapa del diseño jerárquico de bloques se dividen en problemas de síntesis y análisis. Las tareas de síntesis están asociadas a la obtención de opciones de diseño y las tareas de análisis están asociadas a su evaluación.

Se hace una distinción entre síntesis paramétrica y estructural. Propósito de la síntesis estructural.- obtener la estructura del objeto, es decir la composición de sus elementos y la forma en que se conectan entre sí.

Propósito de la síntesis paramétrica- determinación de valores numéricos de parámetros de elementos. Si la tarea es determinar la mejor estructura, en cierto sentido, y (o) valores de parámetros, entonces dicho problema de síntesis se llama optimización. A menudo, la optimización se asocia únicamente con la síntesis paramétrica, es decir. con cálculo de valores de parámetros óptimos para una estructura de objeto determinada. El problema de elegir la estructura óptima se llama optimización estructural.

Las tareas de análisis durante el diseño son las tareas de estudiar el modelo del objeto diseñado. Los modelos pueden ser físicos (varios tipos de modelos, stands) y matemáticos. - un conjunto de objetos matemáticos (números, variables, vectores, conjuntos, etc.) y relaciones entre ellos.

Los modelos matemáticos de un objeto pueden ser funcional, si muestran procesos físicos o de información que ocurren en el objeto modelado, y estructurales, si muestran solo propiedades estructurales (en el caso particular, geométricas) de los objetos. Los modelos funcionales de un objeto suelen ser sistemas de ecuaciones y los modelos estructurales de un objeto son gráficos, matrices, etc.

Un modelo matemático de un objeto obtenido combinando directamente modelos matemáticos de elementos en un sistema común se llama modelo matemático completo. La simplificación del modelo matemático completo de un objeto da su macromodelo. En CAD, el uso de macromodelos conduce a una reducción del tiempo y la memoria de la computadora, pero a expensas de reducir la precisión y versatilidad del modelo.

Al describir objetos, son importantes los parámetros que caracterizan las propiedades de los elementos: parámetros de elementos (parámetros internos), parámetros que caracterizan las propiedades de los sistemas, - parámetros de salida y parámetros que caracterizan las propiedades del entorno externo al objeto en cuestión, - parámetros externos .

Si denotamos por X, Q e Y los vectores de parámetros internos, externos y de salida, respectivamente, entonces es obvio que Y es una función de X y Q. Si esta función se conoce y se puede representar en forma explícita Y = F (X, Q), entonces se llama modelo analítico.

A menudo se utilizan modelos algorítmicos, en los que la función Y = F(X, Q) se especifica como algoritmo.

En análisis univariado las propiedades de un objeto se estudian en un punto dado del espacio de parámetros, es decir, para valores dados de parámetros internos y externos. Las tareas del análisis de variante única incluyen el análisis de estados estáticos, procesos transitorios, modos de oscilación estacionarias y estabilidad. En multivariado El análisis examina las propiedades de un objeto en las proximidades de un punto dado en el espacio de parámetros. Las tareas típicas del análisis multivariado son el análisis estadístico y el análisis de sensibilidad.

Los datos iniciales para el diseño en el siguiente nivel se registran en las especificaciones técnicas, que incluyen una lista de las funciones del objeto, los requisitos técnicos (limitaciones) de las especificaciones técnicas para los parámetros de salida Y y los rangos permitidos de cambios en los parámetros externos. . Las relaciones requeridas entre y j y TT j se denominan condiciones de operación. Estas condiciones pueden tomar la forma de igualdades.

y desigualdades

donde y j es la desviación permitida del valor realmente alcanzado y j del valor y j especificado en las especificaciones técnicas; j = 1,2, ..., m (m es el número de parámetros de salida).

Para cada nueva opción de estructura, se debe ajustar o volver a compilar el modelo y optimizar los parámetros. El conjunto de procedimientos para sintetizar la estructura, compilar un modelo y optimizar parámetros es el procedimiento para sintetizar un objeto.

El proceso de diseño es iterativo. Las iteraciones pueden incluir más de un nivel de diseño. Por lo tanto, durante el proceso de diseño es necesario realizar repetidamente el procedimiento de análisis del objeto. Por lo tanto, existe un deseo obvio de reducir la intensidad laboral de cada opción de análisis sin comprometer la calidad del proyecto final. En estas condiciones, es aconsejable utilizar los modelos más simples y económicos en las etapas iniciales del proceso de diseño, cuando no se requiere una alta precisión de los resultados. En las últimas etapas se utilizan los modelos más precisos, se realiza un análisis multivariado y, por tanto, se obtienen evaluaciones fiables del rendimiento del objeto.

Formalización de las tareas de diseño y posibilidad de utilizar ordenadores para resolverlas.

La formalización de un problema de diseño es una condición necesaria para resolverlo en una computadora. Las tareas formalizadas incluyen, en primer lugar, tareas que siempre se han considerado rutinarias y no requieren un gasto significativo de esfuerzos creativos por parte de los ingenieros. Estos son procedimientos para la producción de documentación de diseño (CD) en condiciones en las que el contenido de la documentación de diseño ya se ha definido completamente, pero aún no tiene una forma aceptada para su almacenamiento y uso posterior (por ejemplo, la forma de dibujos, gráficos , diagramas, algoritmos, tablas de conexión); Procedimientos para realizar conexiones eléctricas en placas de circuito impreso o realizar formularios fotográficos en imprenta. Además de las tareas rutinarias, la mayoría de las tareas de análisis de objetos diseñados se incluyen en las tareas formalizadas. Su formalización se logra mediante el desarrollo de teoría y métodos de diseño asistido por computadora, principalmente modelado. Al mismo tiempo, existen muchas tareas de diseño de carácter creativo para las que se desconocen métodos de formalización. Se trata de tareas relacionadas con la elección de principios para construir y organizar un objeto, la síntesis de esquemas y estructuras en condiciones en las que la elección de una opción se realiza entre un número ilimitado de opciones y no se excluye la posibilidad de obtener soluciones nuevas, previamente desconocidas. .

El enfoque para resolver problemas de estos grupos en CAD no es el mismo. Los problemas completamente formalizados, que constituyen el primer grupo de problemas, suelen resolverse en una computadora sin intervención humana en el proceso de solución. Los problemas parcialmente formalizados que componen el segundo grupo de problemas se resuelven en una computadora con la participación activa de una persona, es decir. Se trabaja con una computadora en modo interactivo. Finalmente, los problemas no formalizables, que constituyen el tercer grupo de problemas, los resuelve un ingeniero sin la ayuda de una computadora.

Actualmente, una de las direcciones en el desarrollo de software de diseño asistido por computadora es el desarrollo de métodos y algoritmos de síntesis en varios niveles de diseño jerárquico.

Clasificación de parámetros de objetos diseñados.

Entre las propiedades de un objeto reflejadas en descripciones de un cierto nivel jerárquico, se distinguen las propiedades de los sistemas, los elementos de los sistemas y el entorno externo en el que debe funcionar el objeto. La expresión cuantitativa de estas propiedades se realiza mediante cantidades llamadas parámetros. Las cantidades que caracterizan las propiedades del sistema, los elementos del sistema y el entorno externo se denominan parámetros de salida, internos y externos, respectivamente.

Denotemos el número de parámetros de salida (internos y externos) por m, n, t, y los vectores de estos parámetros respectivamente por Y = (y 1, y 2, ..., y m), X = (x 1, x 2, ... , x n), Q = (q 1, q 2, ..., q t). Es obvio que las propiedades del sistema dependen de parámetros internos y externos, es decir hay una dependencia funcional

F = (y, x, t) (1.1)

El sistema de relaciones F = (y, x, t) es un ejemplo de modelo matemático (MM) de un objeto. La presencia de dicho MM permite estimar fácilmente los parámetros de salida en función de los valores conocidos de los vectores Y y X. Sin embargo, la existencia de la dependencia (1.1) no significa que el desarrollador la conozca y pueda presentarse exactamente en esta forma, explícita con respecto a los vectores Y y X. Como regla general, un modelo matemático en la forma (1.1) sólo puede obtenerse para objetos muy simples. Una situación típica es cuando la descripción matemática de los procesos en el objeto diseñado viene dada por un modelo en forma de sistema de ecuaciones en el que aparece el vector de variables de fase V:

VI(Z) = j(Z) (1.2)

Aquí L es un determinado operador, V es un vector de variables independientes, que generalmente incluye coordenadas espaciales y temporales, y j (Z) es una función dada de variables independientes.

Variables de fase caracterizan el estado físico o informativo de un objeto, y sus cambios a lo largo del tiempo expresan procesos transitorios en el objeto.

Cabe destacar las siguientes características de los parámetros en los modelos de objetos diseñados:

Los parámetros internos (parámetros de elementos) en modelos del k-ésimo nivel jerárquico se convierten en parámetros de salida en modelos de un nivel jerárquico inferior (k + 1). Por lo tanto, para un amplificador electrónico, los parámetros del transistor son internos al diseñar el amplificador y al mismo tiempo son de salida al diseñar el propio transistor.

Los parámetros de salida, o variables de fase, que aparecen en el modelo de uno de los subsistemas (en un aspecto de la descripción) a menudo resultan ser parámetros externos en las descripciones de otros subsistemas (otros aspectos). Así, las temperaturas máximas de las carcasas de dispositivos electrónicos en los modelos de amplificadores eléctricos se refieren a parámetros externos, y en los modelos térmicos del mismo objeto, a parámetros de salida.

La mayoría de los parámetros de salida del objeto son funcionales de dependencias V(Z), es decir para determinarlos, es necesario, dados X y Q, resolver el sistema de ecuaciones (1.2) y, utilizando los resultados de la solución obtenidos, calcular Y. Ejemplos de parámetros funcionales de salida son la potencia de disipación, la amplitud de oscilación, la duración del retardo de propagación de la señal, etc.

Las descripciones iniciales de los objetos diseñados suelen representar especificaciones de diseño. Estas descripciones involucran cantidades llamadas requerimientos técnicos y parámetros de salida (de lo contrario, las normas de los parámetros de salida). Los requisitos técnicos forman el vector TT = (TT 1, TT 2, ..., TT n), donde los valores TT representan los límites de los rangos para cambiar los parámetros de salida.