Software & Systems

Гибридные микросхемы (ГИС) для создания современных приборов получили в последнее время широкое распространение. Наряду с традиционными схемами (аяалогово-цифровые преобразователи (АЦП), цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), усилители и др.) широко применяются и многофункциональные цифровые интегральные сборки. Благодаря применению компьютеров в проектировании, производстве и контроле качества схем, сокращаются как сроки проектирования ГИС, так и стоимость их изготовления.

Рассматриваемая система проектирования ГИС с возможностью верификации их параметров позволяет конструктору создавать схемы и непосредственно воздействовать на все этапы проектирования. Структурная схема этапов создания ГИС представлена на рисунке.

Процесс создания гибридных схем предполагает выполнение следующих этапов: проектирование принципиальных электрических схем; моделирование функций; разработка топологии; производство опытного образца; измерение и проверка параметров схемы; верификация параметров схем.

Проектирование принципиальной электрической схемы

Все элементы электрической схемы отображаются на экране в виле геометрических символов с помощью клавиатуры, "мыши" или цифрового преобразователя. Библиотека электрических элементов содержит пассивные и электромеханические Элементы, интегральные схемы. Результат этого этапа проектирования сохраняется в виде файла на жестком диске и может быть использован для дальнейшей обработки.

Моделирование функций

Гибридные схемы могут быть смоделированы по всем функциям.

Конструктор просматривает на экране все этапы анализа: переменный или постоянный ток, температурные расчеты, частотный анализ на базе библиотеки электрических параметров дискретных элементов.

Проектирование печатных схем

Процесс проектирования печатных схем происходит в два этапа: размещение элементов на плате и проектирование межсоединений. Размещение элементов происходит по принципу силовых моделей, для чего используется легко расширяющаяся библиотека геометрических параметров элементов. Проектирование межсоединений выполняется на основе алгоритма волн Лее. До начала процесса все сегменты межсоединений располагаются по возрастающей длине. В процессе проектирования все необходимые изменения вносятся в диалоговом режиме.

Результат проектирования может выводиться на принтер и использоваться для управления координатной сверлильной машиной или графопостроителем.

Измерение и проверка параметров схем

Использование персонального компьютера для проверки параметров опытного образца очень эффективно. При этом достаточно легко проводится сравнительный анализ моделирования и измерения параметров схемы.

ИЗМЕРИТЕЛЬНО-УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА

Главные требования к системе следующие;

•       быстрый и точный сбор данных;

•       выполнение необходимых операций;

•       представление полученных результатов в виде, пригодном для дальнейшей об работки;

•       возможность использования программного и технического обеспечения для раз работки схем различного типа.

Анализ современных средств проектирования, разработанных для персональных ЭВМ и реализующих все вышеуказанные принципы, позволил прийти к заключению о возможности построения программно-аппаратного комплекса, состоящего из персонального компьютера и измерительно-управляю щей системы AUTO LAB, которая может работать как в расширенном режиме с персональным компьютером, так и в автономном.

Система AUTO LAB имеет модульную структуру по реализуемым функциям и но конструкциям. Все модули изготовлены с соблюдением европейских стандартов. Система содержит следующие функциональные блоки:

Усилитель

Осуществляет усиление аналогового сигнала до уровня, необходимого для обеспечения работы устройств дальнейшей обработки сигналов. Основные характеристики усилителя:

•   6 дифференциальных входов,

*     высокая точность,

*     программируемый коэффициент усиления,

•   высокое входное сопротивление.

Аналогово-цифровок преобразователь (АЦП)

Преобразует аналоговый сигнал в цифровой код. В зависимости от требований можно использовать функциональные блоки с разными параметрами. Основные характеристики АЦП:

•      8,16 входов,

•      размещение 8,10,12,14 бит,

•      полоса входного напряжения: ± 5в, ± 10в,

•      время преобразования 15 мс.

Цкфроаналоговый преобразователь (ЦАП)

Предназначен для создания аналогового сигнала (изменения величины напряжения) для управления графопостроителем, саморегистрирующим устройством. Основные технические характеристики ЦАП:

•      два отдельно программируемых выхода,

•      размещение 8,10,12,16 бит,

•      выходное напряжение: ± 5в, ± 10в.

Цифровой ввод/вывод, таймер

Обеспечивает ввод/вывод от любого измерительного прибора и имеет 16-бито-иый таймер с частотой 2 МГц.

Блок управления шаговыми двигателями

Управляет четырьмя шаговыми двигателями с разрешением 7,5 град/шаг.

Цифровой преобразователь

Предназначается для сбора периодических сигналов по двум капалам с частотой до 100 МГц; используется как цифровой осциллограф с запоминающим устройством.

Блок питания

Предназначен для обеспечения напряжения: ± 15в, ± 5в.

Система AUTOLAB, работающая в расширенном режиме, соединяется через интерфейс-плату, устанавливаемую в компьютер. Интерфейс-плата выполняет функции адаптирования сигналов и управления адресами.

Система AUTOLAB использовалась для контроля таких ГИС, как М2РАК0761 и М24РК0841. Проводились измерения точности преобразования и нелинейности коэффициента усиления и входного сопротивления.

С вводом, системы измерения управления AUTOLAB в процесс проектирования образуется замкнутая система с возможностью верификации параметров, которая может быть использована на разных этапах проектирования как печатных плат, так и подмодулей соответствующих модификаций.

В заключение необходимо отметить, что в настоящем исполнении система AUTOLAB может использоваться также для контроля и сбора данных с большинства контрольно-измерительных приборов, таких как спектрометры, хроматографы, фазометры, ленточные самописцы и т.п. Кроме того, она может использоваться для измерения и контроля давления, температуры, напряжения и тд.

Система функционирует на ЭВМ типа IBM PC с сопроцессором, графическим адаптером EGA, накопителем на жестком диске 40 Мб, накопителем на гибком диске 1,2 Мб и 360 Кб. Для ввода информации используются клавиатура, 'мышь", циф-роаналоровый преобразователь. Информация выдается на жран и принтер.