Задачи схемотехнического проектирования

В книге изложены результаты исследований авторов в области постановки и решения задач оптимизации при схемотехническом проектировании электронных схем. Освещена сущность и основные особенности проектирования электронных схем как в дискретном, так и интегральном исполнении. Проанализированы возможности решения различных задач, возникающих на этапе схемотехнического проектирования электронных схем, с помощью ЦВМ. Описаны различные критерии оптимальности и способы постановок задач оптимизации в электронике. Изложены машинно-ориентированные модели компонентов и наиболее перспективные методы моделирования схем. Даны перспективные методы анализа электронных схем и определены области их предпочтительного применения. Проанализирован ряд методов оптимизации для целевых функций, обладающих гребневым характером. Значительное место уделяется одной из наиболее важных задач схемотехнического проектирования — задаче расчета параметров компонентов, сформулированной в виде задачи нахождения максимума функции минимума. Рассмотрены алгоритмы решения задачи расчета параметров компонентов, основанные на свойстве дифференцируемости функции минимума по направлению. Приводится проекционный алгоритм решения этой задачи, в котором уравнения гребня в виде ограничений типа равенств формируются в процессе поиска. Результаты теоретических исследований иллюстрируются большим количеством примеров и рисунков. [c.2]

Экстремальным задачам схемотехнического проектирования в электронике и посвящается данная книга. Под схемотехническим проектированием здесь понимается разработка принципиальных электрических схем радиоэлектронной аппаратуры. [c.3]

В книге рассматривается процесс проектирования электронных схем в дискретном и интегральном исполнении, дается характеристика отдельных этапов проектирования и возникающих при этом задач, содержатся необходимые сведения о методах, алгоритмах и программах различных видов анализа. Выделяются экстремальные задачи, рассматриваются возможные критерии оптимизации, приводится математическая формулировка экстремальных задач. Главное внимание уделяется важнейшей задаче схемотехнического проектирования — расчету параметров компонентов. В заключение приводятся алгоритм и блок-схема программы расчета параметров компонентов (РОК) и примеры решения конкретных задач. [c.4]

Задачи схемотехнического проектирования [c.9]

Задачи схемотехнического проектирования делятся на задачи синтеза, анализа и оптимизации. [c.20]

Итак, анализ электронных схем позволяет оценить работоспособность схемы в некоторой окрестности отображающей точки. Можно выполнить анализ схемы в окрестностях нескольких отображающих точек. Появляется возможность сравнивать работоспособность схемы в этих нескольких точках пространства X и выбирать лучшую из просмотренных точек. Тем самым мы подошли к рассмотрению важнейшей экстремальной задачи схемотехнического проектирования — расчету оптимальных значений параметров компонентов. Очевидно, что первая проблема, возникающая при постановке этой задачи, заключается в конкретизации понятия лучшая точка, т. е. в выборе критерия оптимальности и способа его количественной оценки. Эта количественная оценка называется целевой функцией (или функцией качества). Ее аргументами являются параметры компонентов, подлежащие расчету. В оптимальной точке, которую обозначим X, целевая функция должна принимать экстремальное значение. Таким образом, наша цель заключается в поиске [c.25]

Отметим также следующие экстремальные задачи схемотехнического проектирования. [c.26]

Экстремальные задачи схемотехнического проектирования в большинстве случаев формулируются как задачи нелинейного программирования. В настоящее время разработан и применяется для практического решения задач ряд методов нелинейного программирования. Эффективность применения того или иного метода существенно зависит от особенностей целевой функции и функций-ограничений конкретной задачи, преимущества и недостатки каждого метода в различных ситуациях проявляются в неодинаковой [c.151]

Таким образом, особенностью целевых функций при решении задач схемотехнического проектирования является их гребневой характер, что приводит к большим вычислительным трудностям. [c.161]

В заключение отметим, что трудности решения экстремальных задач схемотехнического проектирования в полной мере проявляются тогда, когда математическая модель схемы есть система дифференциальных уравне- [c.164]

Правильное определение параметров моделей элементов имеет очень большое значение при решении основных задач схемотехнического проектирования. Поэтому внедрение программ схемотехнического проектирования должно сопровождаться разработкой мероприятий по идентификации параметров моделей элементов электронных схем, включая создание специального программного обеспечения. [c.141]

Ся А (задачи схемотехнического проектирования) требуют указать А В С . .. К (список задач) . [c.169]

Основные задачи конструкторского проектирования следующие покрытие функциональных схем, т. е. получение принципиальных электрических схем конструкторский расчет геометрических размеров компонентов и площади размещения компоновка элементов размещение элементов с учетом конструкторских схемотехнических и технологических ограничений трассировка соединений контроль топологии проектирование фотошаблонов выпуск конструкторско-технологической документации. [c.11]

Трудности решения экстремальных задач в схемотехническом проектировании объясняют то обстоятельство, что первые результаты в области оптимизации электронных схем с помощью ЦВМ были получены сравнительно недавно и еще не нашли достаточного отражения в литературе. Эти результаты, с одной стороны, базируются на достижениях в области математического программирования, с другой стороны,— на достижениях в области теории машинного анализа электронных схем. [c.3]

Трудности решения экстремальных задач в схемотехническом проектировании обусловливаются рядом причин. Во-первых, необходима конкретизация понятия оптимальный вариант , т. е. возникает проблема выбора критерия оптимальности и математической формулировки экстремальных задач на различных этапах проектирования. Во-вторых, далеко не любой метод оптимизации [c.7]

В данной главе рассматривается процесс проектирования электронных схем, основное внимание уделяется этапам схемотехнического проектирования. Подчеркиваются особенности проектирования интегральных схем. Выполненный в главе анализ задач, возникающих на различных этапах проектирования, позволяет произвести их классификацию, оценить возможности их решения различными методами, выделить те задачи, для которых целесообразно использовать машинные методы решения. Такой анализ необходим для понимания последующей математической формулировки этих задач и установления требований к методам и алгоритмам их машинного решения. [c.9]

Книга посвящена актуальным проблемам автоматизации схемотехнического проектирования с помощью ЭВМ. Рассмотрены методы автоматического построения математических моделей электронных схем, численные методы решения задачи анализа, методы оптимального проектирования и теории параметрической чувствительности схем как основы задачи оптимизации. Основное внимание уделено современным математическим методам узловому методу построения модели, неявным методам численного интегрирования, использованию разреженности матрицы узловых проводимостей, методам решения задачи нелинейного программирования. Эти методы реализованы в программах проектирования биполярных и МДП-интегральных схем. Приводятся тексты программ и контрольные примеры. [c.232]

Автоматизация схемотехнического проектирования предполагает решение на ЭВМ задач выбора конфигурации электронной схемы (структурный синтез) предварительного расчета параметров элементов схемы на основе упрощенных формул и соотношений определения выходных параметров схемы в зависимости от изменения внутренних и внешних параметров (одновариантный и многовариантный анализ) определения значений внутренних параметров схемы, обеспечивающих наилучшие значения выходных параметров (параметрическая оптимизация). Автоматизированное решение задач анализа и оптимизации основано на инвариантных методах и алгоритмах (см. гл. 2, 3). Специфика математического обеспечения схемотехнического проектирования проявляется в моделировании элементов электронных схем и анализе конкретных типов проектируемых схем. [c.128]

Перечислите основные задачи автоматизации схемотехнического проектирования. [c.153]

В общем случае разбиение схем осуществляется в подсистеме-технического проектирования. Однако следует иметь в виду, что-возможности программ анализа и параметрического синтеза ограничены. Поэтому при исследовании принципиальной схемы сложного устройства, имеющего в своем составе число активных элементов,, превышающее возможности программ анализа, необходимо ее разбить на относительно простыв единицы. Тогда задача разбиения схем переносится в подсистему функционально-логического или схемотехнического проектирования. [c.26]

Характерная особенность такой постановки задачи анализа заключается в том, что для проектанта параметры 5,- имеют конкретный физический смысл и существует связь между 6/ и параметрами схемотехнического уровня проектирования. [c.29]

Основные трудности при практической реализации машинных методов заключаются в больших значениях Гм, особенно при решении задач проектирования нелинейных электронных схем. Действительно, известно большое количество методов решения систем уравнений (1.8 а) и методов поиска экстремума, реализованных в подпрограммах общего математического обеспечения ЦВМ. Многие из этих методов принципиально могут дать решение задачи анализа или оптимизации электронной схемы, но, как правило, с неприемлемо большими затратами машинного времени. Оценки Гм, выполненные для случая использования некоторых популярных в вычислительной практике методов решения дифференциальных уравнений и методов оптимизации, дают значения в несколько сотен, тысяч и миллионов часов машинного времени для решения задачи расчета оптимальных значений параметров пассивных компонентов. Отсюда ясно, что основным требованием к методам и алгоритмам машинного проектирования электронных схем является требование минимизации затрат машинного времени при приемлемой степени универсальности и точности решения. В настоящее время разработаны методы и алгоритмы, ориентированные на машинное решение схемотехнических задач, приводящие к меньшим затратам времени на проектирование большинства схем, чем при использовании экспериментальных методов. [c.33]

Типичные иерархические уровни функционального проектирования БИС и СБИС функционально-логический (на котором проектируются функциональные и логические схемы) схемотехнический (на котором разрабатываются принципиальные электрические схемы функциональных узлов и ячеек) компонентный (на котором решаются задачи проектирования элементов интегральных схем). К типичным иерархическим уровням функционального проектирования ЭВМ относятся системный и функционально-логический. При этом функционально-логический уровень часто разделяют на уровни регистровых передач и вентильный. [c.9]

Автоматизированное проектирование МЭА на протяжении ряда лет развивалось в направлении создания методов, алгоритмов и программ для решения частных задач проектирования аппаратуры и ее составных частей на отдельных этапах. Традиционно сложилось, что наиболее изученными в автоматизации МЭА являются этапы схемотехнического и конструкторского проектирования, где имеется большой теоретический багаж и практическая реализация в виде значительного числа пакетов прикладных программ. [c.5]

Программное обеспечение, организованное в программные комплексы, получило название пакетов прикладных программ <ППП). Произошло разделение программного обеспечения на прикладное, реализующее задачи проектирования, и системное, обеспечивающее эффективное прохождение прикладных программ в вычислительной системе (операционные системы). Как правило, на ППП САПР второго поколения возложены функции реализации целого комплекса задач проектирования. Так, например, имеются ППП функционально-логического, схемотехнического, конструкторского проектирования. [c.21]

Первые работы в области создания проблемно-ориен-тированного математического обеспечения ЦВМ для задач схемотехнического проектирования в электронике относятся к началу 60-х годов. Так, в 1962 г. в США разработан первый вариант программы анализа электронных схем МЕТЛ, а в 1965 г. появилась программа ЕСАР. [c.5]

Очевидно, что при этом предполагается дифференци-руемость функций Ф(У) и Y(W) по своим аргументам в допустимой области ШД. В задачах схемотехнического проектирования практически всегда имеет место непрерывность и дифференцируемость вектор-функ1 ии Y(W). Для ряда критериев оптимизации функция Ф( ) также непрерывно дифференцируема. [c.123]

В соответствии с делением экстремумов на локальные и глобальные различают методы локального и глобального поиска. Большинство известных методов относится к методам локального поиска, попытки определения глобального экстремума обычно сопровождаются резким увеличением объема вычислений. Достаточным условием того, что найденный максимум глобальный, является вогнутость целевой функции в пространстве WA, т. е. отрицательная полуопределенность матрицы Гессе. Однако в задачах схемотехнического проектирования указанные условия использовать не удается, так как отсутствуют возможности для исследования вогнутости целевых функций во всей допустимой области. [c.155]

Трудности поиска экстремума гребневых целевых функций стимулируют исследование и разработку новых подходов и методов решения экстремальных задач схемотехнического проектирования. Одним из таких подходов и является постановка задачи по способу 6 с использованием максиминного критерия. Функция минимума 20 ( ) имеет ярко выраженный гребневой характер. Однако поиск ее экстремума может быть выполнен со сравнительно малыми потерями на поиск благодаря использованию специфических особенностей гребней функции минимума. [c.164]

Пакеты функционального проектирования, реализующие данное математическое обеспечение и его современные модификации, — одни из наиболее сложных в САПР. Самыми яркими представителями таких пакетов служат пакеты схемотехнического проектирования, воплош,аю-щие в себе, как правило, все передовые достижения в области математического обеспечения анализа и оптимизации и предназначенные для решения задач большой размерности. [c.124]

Схемотехническое проектирование есть проектирование нй фовне принципиальных схем. Основной задачей является разра-ютка вариантов принципиальных схем узлов изделия, поддаю-цихся полному автоматизированному изготовлению, обеспечива-ощих заданные требования к их электрическим характеристикам. [c.131]

Книга посвящена вопросам постановки, методам и алгоритмам ре шения задач оптимизации при схемотехническом проектировании электронных схем. Материал книги в значительной мере оригина. ен. Использованы результаты исследований авторов по разработке алгоритмов и программ машинного проектирования, получившие практическое пpимJ-нение на ряде предприятий электронной и радиопромышленности. [c.240]

Если обобщить изложенное выше, можно сделать вывод, что верные схемотехнические решения, рациональный и обоснованный выбор параметров ЭГСП для систем управления высокоманевренных беспилотных ЛА позволяют решить задачу их проектирования на существующей элементной базе и на основе известных методов расчета и исследования. [c.139]

Логико-электрическое моделирование является незаменимым способом анализа сложных цифроаналоговых схем, поскольку позволяет резко сократить размерность задач, благодаря использованию логических моделей для цифровой части при сохранении необходимой точности анализа, благодаря использованию электрических моделей для аналоговой части схемы. Логико-электрическое моделирование позволяет повысить эффективность решения также ряда задач проектирования цифровой аппаратуры, если в анализируемой логической схеме имеются отдельные фрагменты, требующие для своего адекватного представления моделей схемотехнического уровня. [c.255]

Э т а 1[ проектирования — часть процесса проектирования, включающая в себя формирование всех требующихся описаний объекта, относящихся к одному или нескольким иерархическим уровням и аспектам. Часто названия этапов совпадают с названиями соответствующих иерархических уровней и аспектов. Так, проектирование технологических процессов расчленяют на этапы разработки принципиальных схем технологического процесса, маршрутной технологии, операционной технологии и получения управляющей информации на машинных носителях для программно-управляемого технологического оборудования. При проектированнн больших интеграл )-иых схем (БИС) выделяют этапы проектирования компонентов, схемотехнического, фупкционально-логическо-го и топологического проектирования. Первые три из этих этапов связаны с решением задач трех иерархических уровней функционального аспекта, имеющих аналогичные названия. Этан топологического проектирования включает в себя задачи, относящиеся ко всем иерархическим уровням конструкторского аспекта в проектировании БИС. [c.18]

В результате решения задач v стемотехнического уровня проектант формулирует ТЗ на подсистемы ojjiofi технической природы для схемотехнического уровня. Основой такого ТЗ являются передаточные функции оптической системы и одномерной части ОЭП. Вопросы, связанные с проектированием анализатора изображения, в основном решены на системотехническом уровне. [c.150]

Проектирование топологии матричных БИС сводится к решению следующих задач оптимального размещения макроячеек в базовом кристалле БИС полной трассировки межсоединений макроячеек согласно принципиальной схеме матричной БИС. В качестве критерия оптимизации можно использовать минимум суммарной длины электрических соединений макроячеек. Этот критерий отражает основные схемотехнические характеристики БИС (быстродействие, рассеиваемую мощность, паразитные наводки и др.), создает лучшие условия для трассировки соединений, приводит к меньшему количеству межслойных переходов. [c.167]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...