Особенности использования пакетов p-сad, micro-cap v, Design Lab 8. 0, Aplac 7. 0, System VIew 1. 9 и circuit 6. 0, eplan 21. 4. 10. 9 и proteus VSM

Разработка любого схемотехнического устройства сопровождается физическим или математическим моделированием. Физическое моделирование связано с большими материальными затратами, поскольку требует изготовление макетов и их трудоемкое исследование, Часто физическое моделирование просто невозможно из-за чрезвычайной сложности устройства. В этом случае прибегают к математическому моделированию с использованием средств и методов ВТ. Как показал анализ состояния программного обеспечения по схемотехническому моделированию, на этапе начального освоения методов автоматизированного проектирования и на этапах поисково-исследовательских работ целесообразно рассмотреть возможность использования следующих программных пакетов.

· P-СAD – содержит блок логического моделирования цифровых устройств, однако для начинающих пользователей он представляет значительные трудности в освоении.

· Micro-Cap V – разработка фирмы Spectrum Software. Имеется библиотека моделей 10 тыс. электрорадиоэлементов ведущих фирм Японии, Европы и США. Программа позволяет:

· создавать принципиальные электрические схемы устройств и редактировать их;

· проводить расчеты статического режима по постоянному току;

· рассчитывать частотные характеристики и переходные процессы;

· проводить оценку уровня внутреннего шума схем и предельной чувствительности;

· проводить многовариантный анализ, в том числе и статистический анализ по методу Монте-Карло;

· наращивать библиотеку компонентов;

· представлять данные в форме, удобной для использования и дальнейшего анализа;

· реализовать другие сервисные функции, типичные для такого класса программ.

· Design Lab 8.0 – интегрированный пакет корпорации МicroSim, в состав которого входит известная программа моделирования PSpice. Данный пакет позволяет проводить сквозное проектирование радиоэлектронных устройств от ввода принципиальной схемы и ее моделирования до создания управляющих файлов для программаторов, а также разработки печатных плат и управляющих программ для сверлильных станков и вывода данных на графопостроитель (плоттер).

· Aplac 7.0 – пакет с типичным набором возможностей, представленных другими пакетами. Программа позволяет также моделировать устройства СВЧ – диапазона и в частности, она содержит подпрограмму расчета трехмерных электромагнитных полей микрополосковых конструкций и других устройств СВЧ – техники. Программа позволяет вводить и выводить данные с помощью интерфейсных плат стандарта IEEE – 488.

· System View 1.9 – программа фирмы Elanix, которая содержит типичный набор функций для схемотехнического моделирования, а также математический аппарат для обработки полученных результатов. Программа позволяет моделировать схемы на уровне функциональных устройств.

· Circuit Maker 6.0 – программа фирмы Microcode Engineering, которая содержит обширную библиотеку моделей промышленных изделий электронных компонентов с возможностью оперативного просмотра их основных характеристик. Программа позволяет подготавливать электрические схемы аналоговых, цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств и проводить их моделирование с получением результатов в виде осциллограмм сигналов и графиков частотных характеристик.

· EPLAN 21.4.10.9 – представляет собой пакет, который осуществляет полное решение для сопровождения электропроектов схемотехнических устройств на основе информационных технологий.

PROTEUS VSM – Программа компьютерного моделирования электронных устройств ISIS (первая часть), входящей в состав системы PROTEUS VSM, созданной фирмой Labcenter Electronics (http://www.labcenter.co.uk) на основе разработанного в университете Беркли (Berkeley) программного ядра SPICE3F5. В отличие от многих других эта программа способна моделировать устройства не только на дискретных компонентах, обычных аналоговых и цифровых микросхемах, но и на микроконтроллерах.

На практике известно, что отладка микроконтроллерных устройств традиционными средствами, с помощью лишь вольтметра и осциллографа, затруднительна. При этом удается лишь установить, что в программе есть ошибка, но практически невозможно найти среди множества одинаково правдоподобных объяснений «неадекватного» поведения микроконтроллера единственное истинное. Поэтому отладку ведут, как правило, методом проб и ошибок, внося в программу более или менее обоснованные изменения.

Симулятор, имеющийся в программе ISIS, дает возможность «заглянуть внутрь» микроконтроллера, сопоставив форму и характер сигналов на его выводах с ходом исполнения программы и изменениями состояния внутренних регистров. К этим регистрам модели (в отличие от реальной микросхемы) всегда имеется доступ.

Возможность проверять работу микроконтроллеров всех популярных семейств в реальном масштабе времени и во взаимодействии с моделями реальных источников сигнала и нагрузок выгодно отличает ISIS от простейших симуляторов, имеющихся в системах разработки программ и зачастую позволяющих лишь следить за ходом пошагового исполнения программы.

Вторая часть пакета PROTEUS VSM — программа ARES — автоматизирует разработку печатных плат и способна принять в качестве исходных данных принципиальную схему устройства, проверенного и отлаженного с помощью программы ISIS.

На практике следует предостеречь разработчиков от слепого доверия к результатам компьютерного моделирования и отладки. Они верны лишь в той мере, в которой свойства использованных моделей компонентов совпадают с реальностью. Нередко учтены лишь главные свойства прототипа, например, емкость конденсатора или сопротивление резистора. А существенными для проверяемой конструкции, но неучтенными, зачастую оказываются второстепенные характеристики: нелинейная зависимость того или иного параметра от напряжения и тока, поведение элемента за пределами области допустимых режимов. Поэтому компьютерное моделирование вовсе не отменяет необходимости знания принципов и особенностей работы тех или иных узлов и проверки полученных результатов на реальном устройстве.

Наиболее представительными программными средствами, которые входят в этот список являются пакеты LabVIEW и TRACE MODE. По технологии их использования разговор будет идти более подробно.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) – среда разработки лабораторных виртуальных приборов. Она представляет собой среду графического программирования, которая широко используется в промышленности, образовании и научно-исследовательских лабораториях в качестве стандартного инструмента для сбора данных и управления приборами. LabVIEW представляет собой мощную и гибкую программную среду, применяемую для проведения измерений и анализа полученных данных.

LabVIEW, как графическая система программирования на уровне функциональных блок-диаграмм, позволяет графически объединять программные модули в виртуальные инструменты VI (Virtual Instruments).

Концепция LabVIEW сильно отличается от последовательной природы традиционных языков программирования, предоставляя разработчику легкую в использовании графическую оболочку, которая включает в себя весь набор инструментов. Необходимых для сбора данных, их анализа и представления полученных результатов. С помощью графического языка программирования, именуемого G (джей). Можно программировать задачу из графической блок-диаграммы, которая компилирует алгоритм в машинный код. Являясь превосходной программной средой для бесчисленных применений в области науки и техники, LabVIEW позволяет решать задачи различного типа, затрачивая значительно меньше времени и усилий по сравнению с написанием традиционного программного кода.

В среде LabVIEW под виртуальным инструментом или прибором понимается имитатор физического измерительного прибора. При этом в среде LabVIEW виртуальный прибор (ВП) имитирует реальный прибор с помощью аппаратно-программных средств и зачастую, выполняет измерительные функции физического прибора более точно.

Как универсальная среда программирования, LabVIEW имеет обширные библиотеки для приема, обработки, анализа и представления данных.

Одним из основных достоинств комплекса LabVIEW является возможность работы с преобразовательными приборами, главное назначение которых состоит в обработке аналоговых сигналов, поступающих от датчиков реальных физических объектов и управление этими датчиками.

Дата добавления: 2014-01-07