Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП Харьков, 2016
Роль КТ в процессе создания приборов и систем Роль моделей в автоматизированном процессе разработки приборов и систем Техническое задание 1 Алгоритмы проектных задач 6 Модели чувствительности 7 Проект ПС 5 8 Информационная модель 2 Физические модели 3 4 Математические модели Условная схема взаимосвязи основных проектных процедур Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 2
Роль КТ в процессе создания ПС Информационные потоки 1. Требования технического задания к функциональным характеристикам, конструкциям и т. п. 2. Информация для формализации 3. Параметры математической модели 4. Результаты математического моделирования 5. Исследуемые параметры 6. Выбранные параметры 7. Результаты проектных исследований 8. Параметры, определяющие различные характеристики прибора Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 3
Роль КТ в процессе создания ПС Схема взаимосвязи математических моделей ек тр ра реж иче бо им ски ты ы е ЭР Э Модели монтажных пространств для решения задач компоновки, размещения и трассировки Схема размещения ЭРЭ на печатной плате Модель механических процессов Кол-во паек и переходных отверстий Эл Перечень ЭРЭ и список цепей А Модель электрических процессов Топология схемы и перечень ЭРЭ А Модель надежности е и ен ор ск оу Э бр ЭР Ви Температуры ЭРЭ кон Пер ст. ече эле нь ме нто в Геометрические и физикомеханические параметры Мощности ЭРЭ Модель тепловых процессов ГТПФ Паразитные параметры Электрическая принципиальная схема Эскиз конструкции, прибора в виде 3 D-модели Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 4
Роль КТ в процессе создания ПС Синтез, анализ и оптимизация в задачах проектирования приборов и систем, решаемых на основе математического моделирования физических процессов 1 Выделение основных воздействующих на ПС факторов 2 Формирование критерия чувствительности к внешним воздействиям 3 10 Техническое задание на разработку измерительной части, схемы, конструкции, и технологии ПС 11 Анализ и выбор лучшего варианта структуры ПС, конструкции, схемы и технологии ПС 12 19 Синтез вариантов структуры, конструкции, схемы и ПС 20 Синтез расчетных моделей и моделей чувствительности 21 13 Формирование критерия оптимальности 4 Формирование условий синтеза или критерия оптимизации допусков Формирование ограничений на допуски параметров 22 Анализ, синтез или оптимизация допусков на параметры Формирование ограничений на допуски параметров Параметрическая оптимизация Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 5
Роль КТ в процессе создания ПС 5 Синтез, анализ и оптимизация в задачах проектирования приборов и систем, решаемых на основе математического моделирования физических процессов 14 23 Расчет и анализ технологической пригодности Выбор показателей серийнопригодности 6 15 Выбор показателей надежности ПС и стабильности его выходных характеристик 7 Выбор способа и синтез средств защиты ПС от внешних воздействий 8 Выделение управляемых параметров и доступных для контроля сигналов 9 Расчет и анализ эксплуатационной стабильности и надежности ПС 16 Анализ необходимости и эффективности защиты ПС от внешних воздействий 17 Синтез системы регулировок, настроек и контроля работоспособности 18 Постановка задач испытаний ПС Синтез программы испытаний ПС Подготовка данных по технологическим разбросам параметров 24 Подготовка данных по зависимостям свойств материалов и деталей от воздействий 25 Подготовка данных по физико-конструктивным параметрам средств защиты 26 Выделение элементов и узлов ПС с малыми запасами работоспособности 27 Подготовка данных по условиям проведения испытаний Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 6
Роль КТ в процессе создания ПС Блок-схема алгоритма обобщенной методики проектирования ПС с применением КТ Начало 6 1 Анализ ТЗ Разработка конструкции Разработка структурной схемы 5 Исследование разбросов выходных характеристик Моделирование тепловых процессов C 9 А Моделирование электрических процессов B 8 Разработка электрической схемы 4 D 7 2 прибора в соответствии с его реализуемыми функциями 3 Изменения необходимы? 10 Изменения необходимы? D Моделирование электрической принципиальной схемы с учетом теплового режима прибора 10 Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 7
Роль КТ в процессе создания ПС Блок-схема алгоритма обобщенной методики проектирования ПС с применением КТ 9 11 16 Трассировка печатных плат Изменения необходимы? 1 D 12 Исследование разбросов выходных характеристик 13 Изменения необходимы? 1 D 14 Исследование показателей надежности 15 Изменения необходимы? 1 D 17 Результаты трассировки удовлетворительные? 18 Разработка 3 D-моделей отдельных узлов и элементов, проектирование 3 D-сборки прибора в целом 19 Разработка комплекта электронной, конструкторской и технологической документации. Подготовка и выпуск ИЭТР 1 Конец Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 8
Роль КТ в процессе создания ПС Блок-схема алгоритма обобщенной методики проектирования ПС с применением КТ 19 D Анализ результатов моделирования 20 Принятие решения 21 Изменение функциональной схемы прибора C 22 Изменение электрической принципиальной схемы 23 A Изменение конструкции B Корректировка ТЗ C 24 Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 9
Роль КТ в процессе создания ПС Основополагающие методологические принципы CALS-технологий Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 10
Роль КТ в процессе создания ПС Пример технологии проектирования ПС на базе CALS-стратегии Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 11
Роль КТ в процессе создания ПС Структура электронного макета прибора Электронный макет включает: • электронную документацию для производства и эксплуатации; • алгоритмы обработки и отображения данных об объекте; • результаты комплексного исследования выходных характеристик; • модели физических процессов в схемах и монтажном пространстве; • диагностические модели; • инструменты конвертации в стандарт STEP; • комплект информационнологических методик проектирования ПС в стандартах IDEF/0; • EDA-системы. Алгоритмы Модели физических процессов Диагностические модели Электронная конструкторская, технологическая и эксплуатационная документация Инструменты конвертации Комплект методик Результаты проектирования Результаты моделирования и оптимизации Чертежи и модели EDA-системы Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 12
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий Результаты исследования электрических характеристик в Multisim Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 13
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий Результаты исследования электрических характеристик в Multisim Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 14
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий Результаты исследования c применением микросхем Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 15
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий QUCS Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 16
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий Proteus, micro. СPro и Flowcode Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 17
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий Результаты трассировки печатного монтажа Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 18
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий Термограмма печатного узла в Kicad Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 19
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий Механический режим работы печатного узла при вибрационных воздействиях Изолинии перемещений Зависимость виброускорения от частоты воздействия вибрации Собственная форма печатной платы Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 20
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий Результаты анализа безотказности Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 21
Примеры результатов проектирования с применением компьютерных технологий 3 D-модели узла и прибора в целом 3 D-модель печатного узла 3 D-модель прибора в целом Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 22
Примеры приборов и систем Информационная модель прибора, представленная в виде графа Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 23
Примеры приборов и систем Структура информационной модели бортовой цифровой вычислительной машины Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 24
Основные характеристики стандартных программных средств 1 Назначение 2 Учет Область взаимосвяз применения и (особенфизических ности) процессов 3 4 Конвертация данных в другие САПР Режим формирования моделей физических процессов 5 6 7 Наличие интегрированной среды и среды для связи с другими САПР 8 Среда функци-онирования (плат-форма) Название программного продукта (название фирмы производителя ) Графический режим Or. CAD 9. 1 9 Радиоэлектр о-ника (система объединяет все модули преды-дущих версий Or. CAD, а также программы PSpice, Pspice Optimizer, вхо -дивших в состав Design-Lab) Учет в параметрах электрических моделей компонентов температуры окружающей среды, а также паразитных параметров печатного монтажа Импорт / экспорт в PCAD, SPECCTRA; программы перекодировки управляющих файлов в форматы применяемых в России, фотополттеров и сверлильных станков с ЧПУ 2 D Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП Общая интегрированная оболочка ля д программ: Or -CAD apture C (CIS), FPGA Studio, Pspise, PSpise A/D, Probe, Parts, Optimizer, Allegro Studio, Or. CAD Layout 25 Windows 95/NT (ПК c процессорами Pentium) Or. CAD 9. 1 (Or. Cad) Система сквозного автоматизированного проектирования печатных плат (схемотехни-ческое моделирование аналоговых, цифроаналоговых электронных схем, анализ схем по постоянному току, в частотной области, во временной области, спектральный анализ, анализ чувствительности, многовариантный статистический анализ по методу Монте. Карло, анализ на наихудший случай, параметрическая оптими-зация схем, синтез ПЛИС; разработка черте-жей печатных плат, авторазмещение ЭРЭ, трассировка печатного монтажа, анализ целостности сигналов). Автоматический при анализе целостности сигналов Моделирование электрических и электромагнитных процессов (САПР для схемотехнического проектирования)
Основные характеристики стандартных программных средств Protel 99 SE (Protel International) Система проектирования электронных устройств (схемотехническое моделирование аналоговых, цифровых и цифро-аналоговых электронных схем; моделирование осуществляется по стандарту SPACE; проектирование устройств на базе современных ПЛИС; создание чертежей печатных плат, авторазмещение ЭРЭ, трассировка печатных плат; анализ целостности сигналов) Радиоэлектр о-ника Учет в параметрах электрических моделей компонентов температуры окружающей среды, а также паразитных параметров печатного монтажа Экспорт / импорт данных в Auto-CAD, импорт данных из Men-tor Board Station, Or. CAD, EEsoft, SPISE, Tango, Or. CAD Layout Автоматический при анализе целостности сигналов 7 System. Vie w (ELANIX) Интегрированный пакет для моделирования динамических систем на уровне функцио-нальных блоков (синтез широкополосных систем связи и их анализ в различной помеховой и шумовой обстановке; проекти-рование сверхбыстродействующих цифро-вых сигнальных процессоров; моделирование алгоритмов работы цифровых адаптивных фильтров и т. п. ) Радиоэлектро -ника (телекоммуникационные системы) Связь на уровне сигнал-шум. Импорт / экспорт с Xilinx (программирование ПЛИС), Matlab 8 9 Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП Windows 95/98/ NT (ПК c процессорами Pentium) 6 Windows 95/98/NT (ПК c процес-сорами Pentium) 5 Полуавтоматический 2 Отсутствует 4 2 D, 3 D (просмотр печатных плат) 1 Общая интегрированная оболочка для всех программных единиц. Оболочка снабжается CAM Manager (поддержка широкого набора выходных файлов), а также мастером Winzard (направление действий пользователя при генерации выходных файлов) 3 2 D Protel 99 SE, System. View 26
Основные характеристики стандартных программных средств Электронное моделирование систем СВЧ (моделирование линейных и нелинейных схем; одночастотный и многочастотный методы гармонического баланса; анализ на основе рядов Вольтера; анализ смесителей; высокоскоростные методы линейного и шумового анализов; топологическое проектирование микроэлектронных узлов и печатных плат) 4 5 6 Учитываютс я параметры топологии Импорт файлов из систем Spice и MMICAD 2 D, 3 D Учитывается связь электро -магнитных ха -рактеристик с параметрами конструкций ЭС Импорт топологии печатных плат из ACCEL EDA, SPECCTRA, Mentor Board Station, Or. CAD Layout, PADS Power, PCB, Protel и т. п. Экспорт эквивлентных электрических схем рёхмерных т струк-тур в SPICE 2 D, 3 D 7 8 9 Windows 95/NT (ПК с процессором Pentium) 3 Общая интегри -рованная оболочка для собственных программных единиц Отсутствует Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП Windows 95/NT (ПК с процес-сором Pentium) Пакет программ для анализа целостности сигналов и моделирования электромагни-тной совместимости проектов схемно-конструктивных реализаций ЭС (расчёт паразитных эффектов, интерференционных сигналов и электромагнитного излучения; идентификация наиболее интенсивно излу-чающих сегментов печатных проводников; анализ статистических, электрических и магнитных полей для плоских геометрических конструкций моделирование электромагнитных полей Автоматический на основе метода конечных элементов Omega PLUS (Quantic EMC Inc. ) Радиоэлектроника (интегрируется с другими программами) Microwave Office (AWR) 2 Автоматический 1 Радиоэлектроника Microwave Office, Omega PLUS 27
Основные характеристики стандартных программных средств MENTOR GRAPHICS 4 Учет в пара -метрах элек -трических мо-делей компо-нентов температуры окружающей среды, а также па-разитных пара-метров печат-ного монтажа 5 6 Импорт / экспорт в Spice; экспорт в 2 D, обменный формат EDIF 200; 3 D TDL, NDL, ADL, GDLII, CIF и др. 7 8 9 Общая оболочка проектировани я; общая СУБД проектировани я; поддержка инже-нерных решений (комплект моду -лей Falcon Framework) Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 28 Windows 95/NT Система для сквозного автоматизированного проектирования микросхем, печатных плат и радиоэлектронных систем Схемотехническое моделирование. Моделирование аналоговых схем по алгоритмам SPICE и OSR (One Step Relaxation); логическое моделирование; разработка проектов с концептуального уровня; цифроаналоговое моделирование; оптимизация логики по различным критериям. Моделирование систем телекоммуникаций Топологическое проектирование. То-пологическое проектирование (авто -размещение компонентов и трассировка пленочного и печатного монтажа) микросхем, печатных плат (ПП), высоко-скоростных ПП; гибридных ПП; много-кристальных сборок. Планировка крис-талла. Трассировка проводного кабель-ного монтажа. Расчет паразитных параметров и пр. 3 Полуавтоматический и автоматический MENTOR GRAPHICS (Mentor Graphics) Комплект модулей для хемотехнического с мо-делирования: Idea Stn. VHDL Architecture Stn. , Accu Sim. II Kernel; Continuum Kernel; Accu Parts; Auto-Logic. II, Auto. Logic VHDL, Auto. Logic BLOCKs TELECOM SIM LIB и др. Комплекты модулей для топологического проектирования: IC Layout EX. Stn; Icblocks Icextract; Memory Bilder; Micro Plan; Micro ROUT; Datapath; GDT Devel-oper; Board Designer Stn; Board Dsnr High Speed Stn; Board Stn; MCM Stn; Hybrid Stn; AUTOROUTEshapl; SMARTROUTERrs и др. 2 Радиоэлектроника 1
Основные характеристики стандартных программных средств MENTOR GRAPHICS Система для сквозного автоматизирован-ного проектирования микросхем, печатных плат и Радиоэлектрони радиоэлектронных систем. Анализ ка надежности электронных систем на основе методов MIL-HDBK-217 и IEC 56 6 7 2 D, 3 D Совместное (последовательное) моделирование аэродинамич еских и тепловых процессов – – – 8 9 Общая обо -лочка проектирования; общая СУБД проектиров ания; поддер-жка инженерных решений (комплект моду -лей Falcon Framework) Общая оболочка проек -тирования; общая СУБД проектиров ания; поддер-жка инженерных решен -ий Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП Windows 95/NT 5 Автоматический Радиоэлектрони ка (учитываются неко-торые особенности аэрокосмических ЭС (учет вырезов, некоторых видов си-ем теплостоков, возможное отсут -ствие конвекции) 4 Windows 95/NT MENTOR GRAPHICS (Mentor Graphics) Модуль для анализа надежности 3 Полуавтоматический 2 Система для сквозного автоматизирован-ного проектирования микросхем, печатных плат и радиоэлектронных систем MENTOR Моделирование тепловых GRAPHICS процессов. Моделирование (Mentor Graphics) стационарных и нестацио-нарных Модули для модеаэродинамических и тепловых процессов лирования в блоках, печатных узлах и микро-сборках. тепловых Процесс моделирования может осупроцессов: ществляться с конструкций высшего Auto. Therm, Auto уровня иерархии (шкаф, блок) с Flow переходом на кон-структивные узлы более низкого уровня иера-рхии (печатные узлы, гибридно-интегральные схемы, интегральные схемы) Импорт /экспорт из/в Auto. Therm, Auto Flow 1 29
Основные характеристики стандартных программных средств BETA soft, COSMOS/M Выполняет прочностные, тепловые, гидроди-намические, электротехнические и прочие расче-ты 1 -, 2 - и 3 -мерных конструкций. Виды анализа: линейный статический анализ; линейный динамический анализ; углублённый динамический анализ; нелинейный статический анализ, анализ усталостной прочности конструкций, анализ теплового состояния; электромагнитный анализ; анализ турбулентных течений жидкости. оптимизация конструкций; гидродинамические расчёты Космическое машиностроение, теплотехника, гидродинамика, электроника (базируется на методе конечных элементов) Совместно е последова -тельное моделирование аэродинами ческих и тепло-вых процессов Связь тепло-вых и гидродинамическ их процессов 5 6 Импорт данных из: PCAD, Tango, Alegro, 2 D, Or. CAD, 3 D Protel, Mentor, ACCEL, Veri Best, PADS _ 2 D, 3 D 7 8 9 DOS, Windows 3. 1/95/98/NT, UNIX (ПК с процессорами Pentium) Радиоэлектро ника (учет теплостоков, возможное отсутствие конвекции для космических ЭС; учёт тепловыделений в печатных проводниках плат автомобильных ЭС) 4 Отсутствует Интеграция через интер -фейс Design пред - и пост- процессоры системой Avto. Cad Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП Windows 95 (рабочие станции IBM RS/6000, SPARC-station 1, 2; VAX station, DECstation; SUN 386 i, 3, 4) COSMOS/M (Structural Research and Analysis Corporation) Моделирование тепловых и аэродинами -ческих процессов в радиоэлектронной аппаратуре (моделирование стационарных и нестационарных тепловых и аэродинамических процессов в блоках с регулярной структурой (крейтах), печатных узлах, интегральных схемах) 3 Автоматический для всех типов BETA soft (Dynamic Soft Analysis Inc. ) 2 Автоматический управляемый генератор сеток 1 30
Использование технологий клиент-сервер и виртуализации Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 31
Использование технологий клиент-сервер и виртуализации HYPER V 5 И VIRTUAL BOX СХЕМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИРТУАЛИЗАЦИИ КЛАССИЧЕСКАЯ СХЕМА Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 32
Использование технологий клиент-сервер и виртуализации Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 33
Использование технологий клиент-сервер и виртуализации КЛАССИЧЕСКАЯ СХЕМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛОКАЛЬНОЙ ВИРТУАЛИЗАЦИИ ПРИЛОЖЕНИЙ Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 34
Использование технологий клиент-сервер и виртуализации КЛАССИЧЕСКАЯ СХЕМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛОКАЛЬНОЙ ВИРТУАЛИЗАЦИИ ПРИЛОЖЕНИЙ Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 35
Моделирование в системе Packet Tracer Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 36
Моделирование в системе Packet Tracer Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП 37
Скачать презентацию Компьютерные технологии в учебном процессе на кафедре АЭП
18e85b5524be7a93f3049068f688757a.ppt