Тема 3.2Использование информационных технологийи вычислительной техники при проектированииэлектронных средств

 

           На предприятиях, занимающихся разработкой и производством электронных средств, четко просматривается цепочка движения документации: схемотехник – конструктор – технолог – производство. Разработчик выпускает принципиальную электрическую схему, являющуюся исходной для конструктора, разрабатывающего, в свою очередь, конструкторскую документацию (КД), которую он передает технологу для производства.

           В настоящее время увеличиваются мощности персональных компьютеров, разработано профессиональное программное обеспечение, позволяющее автоматизировать работу подразделений предприятия и хранить документацию в электронном виде в соответствующем формате.

Появляется возможность включать в работу схемотехника, конструктора и технолога этапы моделирования, анализа, синтеза и оптимизации на основе математического, программного, информационного обеспечения с использованием современных ЭВМ, что существенно ускоряет процессы проектирования, улучшает их качество. К тому же современные САПР прекрасно взаимодействуют со многими видами технологического оборудования, что позволяет обойтись без разработки промежуточных программ и документации для фотоплоттеров, сверлильно-фрезерных станков, автоматов монтажа и т.д.

Все это создает предпосылки для создания систем сквозного проектирования, которые используются как при выполнении собственно проектных работ, так и для управления технологическим оборудованием. Наиболее развитыми являются программные продукты, рассчитанные на проектирование электронных модулей. Для полного проектирования на втором и третьем уровне, которые представляют трехмерные модели, задача значительно усложняется. Тем не менее, применение 3D-графики, взаимодействующей с графическими редакторами, позволяет решить многие вопросы. Отметим основные требования, которым должны удовлетворять САПР на отечественном рынке использования этих продуктов:

• полная русификация системы;

• поддержка системы сквозного проектирования в реальном времени;

• возможность адаптации к технологии проектирования и производства электронных модулей на конкретном предприятии;

• наличие отечественных и импортных баз данных компонентам, монтируемым на поверхность и в отверстия;

• наличие интерфейса с технологическим оборудованием;

• наличие опции автоматического размещения компонентов и трассировки ПП;

• автоматизированный выпуск конструкторской документации в соответствии с ГОСТ 2.123-93 и отвечающей требованиям ЕСКД;

• возможность импорта/экспорта с другими САПР через список цепей и перечень элементов;

• расширение функциональности (проверка электромагнитной, термической совместимости и т. д.);

• невысокая стоимость САПР, возможность обучения персонала и др.

Рынок программного обеспечения для проектирования и подготовки производства ПП в настоящее время многообразен и постоянно расширяется.

Появление интегральных микросхем в корпусах с малым шагом, с шариковыми выводами (BGA), возрастание требований к быстродействию схем и электромагнитной совместимости, совершенствование технологии производства печатных плат, широкое применение многослойных плат, возможность их изготовления за рубежом либо на импортном высококлассном технологическом оборудовании приводят к необходимости использовать современные средства САПР, обладающие целым рядом принципиально новых возможностей.

 

Обзор программного обеспечения для моделирования электрических схем

Наиболее распространенной задачей проектирования является моделирование аналого-цифровых устройств. Все современные продукты предполагают ввод проекта в редакторе принципиальных схем, после чего генерируется список соединений, необходимый для работы программы моделирования. В качестве счетного ядра почти во всех программах используется программа SPICE, разработанная в университете Беркли, США. Различные версии этого алгоритма были в разное время заимствованы производителями программного обеспечения для использования в своих продуктах. Сейчас для моделирования аналоговых устройств в основном используется версия SPICE 3, а для моделирования цифровых устройств – версия XSPICE. Эта версия была разработана специально для моделирования цифровых устройств, описанных списком соединений, причем сами модели компонентов описываются на языке SimCode.

В силу использования единого вычислительного алгоритма программы различных производителей представляют собой всего лишь графические оболочки, предоставляющие пользователю доступ к функциям программы SPICE, а также некоторые дополнительные возможности обработки полученных данных. Цены на такие программы колеблются в широких пределах, причем почти все компании предлагают бесплатные студенческие версии. Перечислим основные продукты этой категории:

- Программа CircuitMaker компании Protel;

- Модуль SIM 99 SE, входящий в состав продуктов P-CAD 2001 и Protel 99 SE компании Protel;

- Программа PSPICE A/D компании Cadence;

- Программа ViewAnalog компании Innoveda;

- Micro-Cap;

- ElectronicsWorkbench.

 

Лекция 15