Этапы проектирования РЭС

С точки зрения содержания решаемых задач процесс проектирования можно разбить на следующие этапы:

1. Системотехническое проектирование, при котором выбираются и формулируются цели проектирования, обосновываются исходные данные и определяются принципы построения системы. При этом формируется структура проектируемого объекта, его составных частей, которыми обычно являются функционально завершенные блоки, определяются энергетические и информационные связи между составными частями. В результате формулируются частные технические задания на проектирование отдельных составных частей объекта.

2. Функциональное проектирование, применительно к РЭС называемое также схемотехническим, имеет целью аппаратурную реализацию составных частей системы (комплексов, устройств, узлов). При этом выбирают элементную базу, принципиальные схемы и оптимизируют параметры (осуществляют структурный и параметрический синтез схем) с точки зрения обеспечения наилучшего функционирования и эффективного производства.

3. Конструирование, которое решает задачи компоновки и размещения элементов и узлов, осуществления печатных и проводных соединений для РЭС всех уровней (модулей, ячеек, блоков, шкафов), а также задачи теплоотвода, электрической прочности, защиты от внешних воздействий и т.п. При этом стремятся оптимизировать принимаемые решения по конструктивно-технологическим, экономическим и эксплуатационным показателям.

На этом этапе проектирования разрабатывают техническую документацию, необходимую для изготовления и эксплуатации РЭС.

4. Технологическая подготовка производства обеспечивает разработку технологических процессов изготовления отдельных блоков и всей системы в целом. На этом этапе проектирования создается технологическая документация.

Этапы проектирования состоят из отдельных проектных процедур, которые заканчиваются частным проектным решением. Типичными для проектирования РЭС процедурами являются анализ и синтез описаний.

Процедура синтеза заключается в создании проектного решения (описания) по заданным требованиям, свойствам и ограничениям. Например, широко используются при проектировании РЭС процедуры синтеза электронных схем по их заданным характеристикам в частотной или временной области. При этом в процессе синтеза может создаваться структура схемы (структурный синтез), либо определяться параметры элементов заданной схемы, обеспечивающие требуемые характеристики (параметрический синтез).

Процедура анализа состоит в определении свойств заданного (или выбранного) описания. Примерами такой процедуры могут служить расчет частотных или переходных характеристик электронных схем, определение реакции схемы на заданное воздействие и др. Анализ позволяет оценить степень соответствия проектного решения заданным требованиям.

Процедуры синтеза и анализа в процессе проектирования тесно связаны между собой, поскольку обе они направлены на создание приемлемого проектного решения.

Типичной проектной процедурой является оптимизация, которая приводит к оптимальному (по определенному критерию) проектному решению. Например, широко используется оптимизация параметров электронных схем с целью наилучшего приближения частотных характеристик к заданным. Процедура оптимизации состоит в многократном анализе при целевом изменении параметров схемы до удовлетворительного приближения к заданным характеристикам. В сущности, оптимизация обеспечивает создание (синтез) проектного решения, но включает поэтапную оценку характеристик (анализ).

Проектные процедуры состоят из отдельных проектных операций. Например, в процессе анализа математических моделей РЭС приходится решать дифференциальные и алгебраические уравнения, осуществлять операции с матрицами и т.п. Такие операции могут иметь обособленный характер, но в целом они образуют единую проектную процедуру.

Проектные процедуры и операции выполняются в определенной последовательности, называемой маршрутом проектирования.

Маршруты проектирования могут начинаться с нижних иерархических уровней описаний (восходящее проектирование) либо с верхних (нисходящее проектирование).

1.3. Состав системы автоматизированного
проектирования

САПР создаются в проектных, конструкторских, технологических организациях и на предприятиях с целью повышения качества, технико-экономической эффективности проектируемых и выпускаемых РЭС, уменьшения затрат на их создание и эксплуатацию, сокращения сроков и трудоемкости проектирования, а также повышения качества проектной документации.

Состав системы автоматизированного проектирования:

- методическое обеспечение (включает в себя математическое и лингвистическое обеспечение);

- программное обеспечение;

- техническое обеспечение;

- информационное обеспечение;

- организационное обеспечение.

Методическое обеспечение (МО) САПР включает в себя теорию процессов, происходящих в схемах и конструкциях РЭС, методы анализа и синтеза схем и конструкций радиоэлектронных устройств, систем и их составных частей, их математические модели, математические методы и алгоритмы численного решения систем уравнений, описывающих схемы и конструкции РЭС. Указанные компоненты МО составляют ядро САПР. В методическое обеспечение САПР входят также алгоритмические специальные языки программирования, терминология, нормативы, стандарты и другие данные.

Разработка методического обеспечения САПР РЭС требует глубоких специальных знаний в областях радиотехники, электроники, в частности системотехники, схемотехники и микроэлектроники, конструирования и технологии производства РЭС. Разработкой методического обеспечения САПР РЭС занимаются исключительно специалисты в области радиотехники и электроники.

Обычно в качестве обособленных блоков в методическом обеспечении выделяются математическое и лингвистическое обеспечения.

Математическое обеспечение – совокупность математических моделей, методов и алгоритмов для решения задач автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение – совокупность языков, используемых в САПР для представления информации о проектируемых объектах, процессе и средствах проектирования, а также для осуществления диалога между проектировщиками и ЭВМ.

Программное обеспечение (ПО) включает в себя документы с текстами программ, программы на машинных носителях (магнитных лентах, дисках и др.) и эксплуатационные документы, обеспечивающие функционирование САПР.

Программное обеспечение подразделяется на общесистемное и прикладное.

Компонентами общесистемного ПО являются операционные системы, трансляторы с алгоритмических языков, супервизоры, т.е. совокупность программ, которая осуществляет управление вводом и обработкой информации в ЭВМ, диалоговый режим работы и другие обслуживающие функции независимо от объекта проектирования.

Прикладное ПО включает программы и пакеты прикладных программ, предназначенные непосредственно для получения проектных решений. Прикладное ПО разрабатывается обычно совместно специалистами в области проектируемых РЭС и системного программирования.

Техническое обеспечение (ТО) САПР включает в себя устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, отладочные и измерительные устройства.

Информационное обеспечение (ИО) САПР состоит из описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов РЭС, комплектующих изделий и их моделей, материалов, числовых значений параметров и других данных. Эти данные записываются на электронных или магнитных носителях.

Основное назначение информационного обеспечения САПР – уменьшение объемов информации, требуемой в процессе проектирования от разработчика РЭС, и исключение дублирования данных в прикладном ПО и ТО САПР.

Данные ИО обычно группируются в отдельные массивы (файлы), каждый из которых относится к определенному объекту описания. Вся совокупность файлов образует базу данных, которую можно многократно использовать при проектировании различных РЭС для различных этапов и уровней. Для создания, расширения, корректировки и коллективного использования данных создаются специальные системы управления базами данных (СУБД). Совокупность баз данных, систем управления ими, а также относящихся к ним программных, языковых, технических и организационных средств называется банком данных.

Организационное обеспечение САПР включает методические и руководящие материалы, положения, приказы, инструкции, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, обеспечивающие необходимую деятельность и взаимодействие различных подразделений организации и отдельных пользователей при создании, эксплуатации и развитии САПР.