г л а. tt а. 20

ОБЗог» п1>ог1>А.лглг аллшинного

ПРОЕКТИРОВАН ия

20.1. в н и Е,

3 предыдуидих главах рассматривались, моделирование, анализ и онтимизания ОЗЧ схем. Промь.1Шлен ноеть ОВ Ч чрезв11чайно консервативна и веслма осторожна в применении этих новых идей проектирования. Как слелует из некоторьлх источников, «обьачный» инженер-разработчик СЗВЧ устройств тратит только 10-20 *У*> своего рабочего времени непосредственно на разработку; остальное время тратится на различные? текущие- работы, зачастую всгтомогателвного характера - такие как поиск компонентов, аппаратуры и данных или на «бумаж.ную» работу. Слишком много схем «разрабатывается» мучительно медленно экспериментал ь»ными методами на основе физических соображ.ен и й. тго резко контрастирует с электронной промышлен ность»ю, 1де у ж.е с середины iuec-гидесятых годов нлироко принимаются и применяются методы моде.л нрован ии .

Yi производстве полож.ение еще хуж.е. Уровень производства слипл-ком часто зависит от настроения рабочего, монтаж.ника или от занятости технического персонала. В настоящее время особо важное значение приобретает сочетание современных методов массового производства с оптимал ь.ными схемными решениями, чтх5 должно привести к значи-те.7п>поглу повыхнению уровня стан дартизани и .

Неффекти нноеть разработок, низкий уровень производства и отсутствие спениал истов заставило руководителей производства пере-cpviotpetb пути повышения эффективности работы. /Хля этого имеется Т[Х>.гп>ко один путь -- интеграция машинных методов д.п я целей проекти-ровання, изготовления и управления. который приведет к уменыпе-нпк времени и стоимости разработок, 11ов1:.пнени10 качества и увеличению п1онзводпте.л 1>ности I 1 .

V некоторых noctablu,h ков ?ВЛЛ имеются эс1>фективные системы автоматизированного проектирования (САПР*), автом ати.зи рован ного производства, автоматизмрованны х испытан и й и автоматизирован ного управления. 1"1екоторые из них сейчас исгюльзуются для проектирования, производства, испытаний, управления, но все еще очень мало сде-,/iaho д.пя коо{->д.инании и совместного использования ЭВЛЛ при сквоз-н<5м проокти рсван ии, производство и управлении. Несмотря на то, что информация достаточно большого об-ьема. необходимая для работы зтих систем, является общей, очень немногие современные системы способны связываться негюсредствен но др у г с дру гом . Многие из них предназначены д.пя ЭВМ ра.зличных марок, имеют разные языки и форматы файлов. R настоянхее время в области сопместной работы систем еще много нерешенных задач.

Существует болыное число библиотек, где хранятся данные о компонентах, материалах, стандартах, испытательных методиках для любого производства. Хранение всей этой информации в для непосред-

ственного использования специалнзнрованиыми программами в конеч ном итоге приведет к улучшению конструкций, повышению их надеж ности и сокращению цикла разработки.

Взаимодействие человека с системами в настоящее время упрощает ся благодаря интенсивному использованию графических средств ЭВМ Системы, необходимые для конкретных видов оборудования или поточ ных линий, могут быть объединены для обеспечения заданных требова-ннй. Эти системы расположенные в различных местах, можно связать между собой информационными линиями связи.

202 СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВА

В этом разделе приводится пример идеального цикла проектирова г(ия и производства СВЧ усилителей Большинство установившихся решений и утомительных расчетов выполняет ЭВМ, взаимодействие с человеком обеспечивается в графической интерактивной форме Такая система, называемая системой проектирования и производства (СПП) показана на рис. 20-1. Далее она поясняется на примере процедуры кон струирования СВЧ усилителя.

Требования, предъявляемые к характеристикам усилителя, уста кавливаются инженерами системы. Для подготовки и записи технических требований усилителя в раздел базы данных используются графические ВОЗМ0Ж1ЮСТИ и возможности системы генерации текстов. После завершения той работы инженеры системы просматривают библиоте ку разработанных ранее модулей. В том случае, если обнаруживается модуль, соответствующий требованиям новой системы, он немедленно включается в систему конструирования

Если инженер системы приходит к выводу о необходимости разра ботки нового усилителя, то эта задача направляется к разработчикам СВЧ устройств. Инженер-разработчик СВЧ устройств вызывает технические требования, предъявляемые к разрабатываемому усилителю, из банка данных СПП Во многих случаях для выполнения заданных техЕШческих требований оказывается достаточным модифицировать уже существующий усилитель и разработчик может выбрать один из имею щихся модулей в качестве исходного для оптимизации В этом случае нет необходимости в полном описании нового модуля.

Если принимается решение о том, что предпочтительнее начать про ектирование с начальной точки а не с использования или модифика ции известного усилителя, то разработчик вызывает из библиотеки СПП характеристики транзисторов, чтобы выбрать приборы, позволяющие наилучшим образом обеспечить выполнение заданных требовании Это делается 1Ю требуемым значениям коэффициента усиления и полосы пропускания. Банк данных выдает список приборов которые могут удовлетворить заданным требованиям.

После выбора транзисторов программа генерирует их эквивалент ные схемы !2, Затем разработчик просматривает библиотеку схем со гласующих четырехполюсников и выбирает топологию входной, выход ной н межкаскадной цепей для их использования в разрабатываемой конструкции. Если этот выбранный ряд четырехполюсников располо 380

жить определенным образом в бибтиотеке то он будет использоваться в качестве начального при последующем синтезе. В тех случаях, когда требуется новая топология, разработчик обращается к расчетным средствам СПП для того, чтобы синтезировать схему. Если схемные средства непригодны для создания требуемой топологии, то используются графические средства СПП.

После полного составления схемы она подвергается оптимизации для улучшения электрических характеристик разрабатываемого усили теля. Оптимизация осуществляется варьированием электрических параметров компонентов в согласующих цепях Этот процесс осуществляется под наблюдением разработчика. При этом должны быть обеспечены приемлемые значения всех заданных характеристик, таких как неравномерность усиления, согласование входа и выхода коэффициент шума, стабильность и др

Иногда схема не оптимизируется Это указывает на то что выбран ная схема ие может обеспечить выполнение заданных требований В этом случае разработчик должен попытаться изменить технические требования или начать проектирование с самого начала - выбрать другие транзисторы, число каскадов и {или ) другие согласующие четы рехполюсники. Если же оптимизация оказывается удачной, то осуществляется исследование влияния допусков параметров активных и пассивных компонентов прн их изменении в заданных пределах на характеристики устройства. Это исследование осуществляется методом Монте-Карло. И наконец, программа, используя банк данных материа лов, преобразует электрические параметры линий передач в геометри ческие размеры на выбранной подложке. Если оптимальный электри ческий расчет не может быть физически реализован на реальных мате риалах, то разработчик должен повторить некоторые этапы описанного процесса

При необходимости разработки конструкции используется содержащаяся в СПП специальная конструкторская графическая программа расчета топологии В эту программу передаются физические размеры компонентов схемы расчетного файла усилителя Еслн в расчете ис пользуются какие-либо дискретные компоненты, такие как конденсато ры, то их размеры берутся нз библиотеки дискретных компонентов Разработчик, работая на графическом дисплее в интерактивном режи ме, создает конструкторский эскиз усилителя с учетом ограничений, за писанных в библиотеке правил конструирования Результатом этого шага является эскиз усилителя в конструктовском файле.

Разработчик СВЧ устройства, работая с этим эскизом, а также с би блиотекой экспериментальных средств и метоДик, определяет программу испытаний усилителя. Выбранная программа испытаний может вызвать необходимость введения в некоторые контролируемые точки усн лителя ответвителей или соединителей, nocje чего возможна окончательная конструктивная проработка усилит&гя. Эта программа используется также для изготовления необходимых новых измеритьных приспособлений и приобретения нового измеритьного оборудования.

После окончательного завершения конструирования с учетом необходимых дополнительных элементов в контролируемых точках усн

©

Рнс 20 1 Упрощенная блок I, иллюстрирующая ис пользование системы проектирования и производства и машннныл библиотек для разработки модуля СВЧ

предйазреамие олетрич

л компйнеч/по5

И J гот золение о5оазца

20 1 (окоичанне)

.читсля данные конструкции совместно с информацией библиотеки численно онисыилющей управление рабочим инструментом оборудова-[гнн, исно.и.зуются для формирования (>ти движения режущего инст-румбЕста при изготовлении Koptiyca и фотошаблонов для изготовления плат.

Затем изготавливается, собирается и нспытывается макет. Если в результате эксг1ериментального исследования выявляется необходи мость в корректировке расчета, то некоторые его этапы могут быть продолжены для разработки нового макета до тех пор, пока не будут удовлетворяться все заданные технические требования. Затем конст рукторские и экспериментальные данные предъявляются для окончз

3S.3