Міністерствоосвіти Республіки Білорусь
Реферат натему:
АВТОМАТИЗАЦІЯПРОЕКТУВАННЯ РЕА
Мінск2010
ЗМІСТ
Методи конструювання РЕА
Основні проблеми конструювання РЕА
Етапи проектування РЕА та можливості їх автоматизації
Роль мови програмування в автоматизованих системахмашинного проектування
Тенденції розвитку систем автоматизованогоконструювання
Коротка характеристика обчислювальних машин, використовуванихпри вирішенні задач автоматизації проектування РЕА
МЕТОДИ КОНСТРУЮВАННЯ РЕА
Тривалий час РЕАрозроблялася на основі блочного методу конструювання, що передбачаєрозчленування апаратури з метою її стандартизації та уніфікації до рівня блоку(Звідси і назва методу). Однак цей метод конструювання не дозволявавтоматизувати виробничі процеси складання і монтажу РЕА і з плиномчасу, по мірі ускладнення апаратури, був замінений функціонально-вузловимметодом, при якому складні функціональні схеми складаються з найпростішихфункціональних вузлів.
Широке впровадження даногометоду зумовлене можливістю використання обмеженого наборуфункціональних вузлів для створення якого-небудь конкретного класу апаратури,що дозволило вирішити завдання їх уніфікації. Уніфіковані функціональні вузли(Мікросхеми різного функціонального призначення і рівня інтеграції - числа елементівна одному кристалі або в одному корпусі мікросхеми) випускаються серійноспеціалізованими підприємствами і використовуються в якості комплектуючихвиробів при проектуванні РЕА. Специфічні схеми і вузли в сучасній РЕАстановлять лише 15-30%. У багатьох випадках вони можуть бути реалізовані на тій жеконструктивно-технологічній базі, що й уніфіковані вузли. Застосуванняфункціонально-вузлового методу дозволило автоматизувати виробничіпроцеси складання і монтажу апаратури, знизити її собівартість, скоротити термінирозробки і підвищити надійність.
Крімфункціонально-вузлового методу конструювання, який передбачає створенняконструкцій РЕА на основі мікросхем, що виконують найпростіші функції підсилення,генерації і перетворення сигналів, в даний час все більшого значеннянабуває метод, заснований на використанні великих інтегральних схем (ВІС).У промисловості намітилися два напрями розвитку БІС: напівпровідникові(Монолітні) і гібридні БІС. Напівпровідникові БІС являють собоюконструкції, що складаються з декількох тисяч напівпровідникових елементів,виготовлених в єдиному технологічному процесі на одній загальнійнапівпровідниковій пластині. Гібридні БІС є збірними конструкціями, вяких спочатку окремо на мініатюрних підкладках за допомогою плівковоютехнології виготовляють пасивні елементи схеми (резистори, конденсатори ііндуктивні котушки), а потім на комутаційної підкладці ці елементи з'єднуютьзгідно заданої принципової схемою з твердотільними матрицями діодів,транзисторів і Безкорпусні ІС. Гібридні БІС мають збільшене числопроміжних електричних з'єднань в порівнянні з монолітними БІС, але прицьому забезпечують високий відсоток виходу придатної продукції, що дозволяєналагодити їх виробництво на підприємствах, що не мають складного технологічногообладнання, необхідного для випуску напівпровідникових інтегральних схем.
Як вказувалося,використання уніфікованих функціональних вузлів істотно підвищилонадійність РЕА. Це пояснюється як високою надійністю самих уніфікованихвузлів, елементи яких працюють зазвичай в полегшених режимах, краще захищенівід зовнішніх механічних та кліматичних впливів, так і зменшенням числапаяних і зварних з'єднань, істотно знижують надійність апаратури.Застосування БІС сприяло підвищенню надійності РЕА, зменшенню її габаритіві маси, зниженню вартості. Використання сучасних мікросхем, виготовленихв єдиному технологічному циклі з мінімальним числом паяних і зварних з'єднань,дозволило на один-два порядки збільшити надійність роботи РЕА в порівнянні заналогічної апаратурою, виконаної на звичайних дискретних елементах. Крімтого, малі габарити і маса мікросхем дають можливість широко використовуватиодин з найефективніших способів підвищення надійності - резервування.
Слід зауважити, щофункціонально-вузловий метод і метод конструювання на основі ВІС НЕсуперечать, а взаємно доповнюють один одного при створенні складних ібагатообразних конструкцій РЕА.
Розвиток сучасної РЕАдиктує підвищені вимоги до процесу проектування її конструкції. Так,наприклад, з появою мікросхем для реалізації межз'єднань застосовуютьбагатошарові друковані плати, що забезпечують високу щільність компонуванняелементів. При цьому трудомісткість проектування таких багатошарових друкованихплат, а також багатошарових плівкових межз'єднань БІС виявляється вельмивисокою. Їх розробка традиційними ручними способами скрутна, а підбагатьох випадках просто неможлива.
Таким чином, впровадженняфункціонально-вузлового методу конструювання РЕА та досягненнямікрорадіоелектронікі послужили необхідними передумовами для розробки тарозвитку машинних методів конструювання.
ОСНОВНІПРОБЛЕМИ КОНСТРУЮВАННЯ РЕА
Широке впровадження РЕА врізних галузях народного господарства, а також прискорення темпів розвитку наукиі техніки призвели до: а) безперервного росту тактико-технічних вимог,пред'являються до розроблюваних виробів РЕА, і ускладненню їхньої конструкцій, щозбільшує терміни проектування; б) різкого скорочення термінів моральногостаріння виробів РЕА та необхідності своєчасної їх заміни більшдосконалими; в) збільшенню стоймости розробок; г) стислим термінам, відведеногона розробку нових виробів.
Зазначені особливостірозробки та освоєння нових зразків РЕА зробили даний процес досить складнимі трудомістким. Класичні методи і засоби "ручного проектування"вже не можуть у ряді випадків забезпечити якісне і швидке створення новихвиробів. Так, наприклад, при створенні РЕА на основі ВІС необхідно вирішувативеликий комплекс складних завдань, починаючи з розрахунку окремих елементів БІС,визначення їх геометрії, взаємного розташування і кінчаючи складаннямматематичної моделі функціонування всієї схеми в цілому для оптимізації їїконструкції, що при "ручному проектуванні" вимагає багатьохлюдино-років.
Застосування обчислювальнихмашин для автоматизації проектно-конструкторських робіт дозволяє:
а) проаналізуватисотні варіантів різних конструктивних рішень за короткий проміжокчасу, що не може зробити жоден проектувальник звичайними методами;
б) скоротити терміни ізнизити вартість розробки апаратури;
в) створюватиконструкції, оптимально враховують вимоги до них технічні вимоги;
г) підвищити якістьконтролю конструкторсько-технологічної документації створюваної апаратури;
д) використовуватибільш точні методи розрахунку і проектування, що зводять до мінімумуподстроечного-регулювальні операції в процесі виробництва РЕА;
е) значно розширитиклас принципово здійсненних по складності проектів, як, наприклад,пристроїв на БІС і т. д.
Основною метою створеннясистем автоматизації проектування РЕА, що представляють собою складнілюдино-машинні комплекси, є ефективне використання характернихособливостей кожної сторони, що бере участь у процесі розробки РЕА: у людини- Інтуїції, досвіду, винахідливості, здатності до прийняття рішень; біля ЕОМ -швидкодії, точності розрахунку, обсягу пам'яті, надійності та ін Тому в такихсистемах розробник виступає не тільки як споживач кінцевих результатів,одержуваних від ЕОМ, але й як активний учасник самого процесу проектування,тобто має місце спільний пошук рішень проектувальника з ЕОМ.
ЕТАПИПРОЕКТУВАННЯ РЕА І МОЖЛИВОСТІ ЇХ АВТОМАТИЗАЦІЇ
Процес проектуванняРЕА можна умовно розбити на три основні етапи: системотехнічний, схемотехнічнийі технічний (рис. 1).
Системотехнічнепроектування включає в себе зовнішнє і структурне проектування.
При зовнішньомупроектуванні виробляють всебічний аналіз вихідного технічного завдання зточки зору надійності, вартості, швидкоді...
