|
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ‑УПИ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ Рекомендована Методическим советом УГТУ‑УПИ
для направления 654200 ‑ Радиотехника
специальности 200700 - Радиотехника
ЕКАТЕРИНБУРГ 2001
1. Цели и задачи дисциплины
Математические основы моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности; алгоритмы анализа аналоговых и цифровых устройств; методы оптимизации проектных решений; методы моделирования полей; использование пакетов прикладных программ.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Ø Знать методы и алгоритмы автоматизированного формирования и решения уравнений аналоговых радиоэлектронных средств;
Ø Приобрести навыки использования моделей компонент радиоэлектронных схем;
Ø Уметь ставить и решать задачи схемотехнического этапа проектирования аналоговых радиоэлектронных средств;
Ø Правильно интерпретировать результаты компьютерного моделирования и принимать решения по оптимизации параметров и характеристик аналоговых радиоэлектронных средств.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
4 | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 100 | 4 |
Аудиторные занятия | 51 | 4 |
Лекции | 34 | 4 |
Практические занятия (ПЗ) | - | - |
Семинары (С) | - | - |
Лабораторные работы (ЛР) | 17 | 4 |
Другие виды аудиторных занятий | - | - |
Самостоятельная работа | 49 | 4 |
Курсовой проект | - | - |
Курсовая работа | ||
Расчетно-графическая работа | - | - |
Графическая работа | - | - |
Расчетная работа | - | - |
Домашняя работа | - | - |
Домашнее задание | - | - |
Реферат | - | - |
Другие виды самостоятельных занятий | - | - |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Зачет | 4 |
4. Содержание дисциплины
Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции, час | ПЗ, час | С, час | ЛР, Час |
1 | Введение | 2 | |||
2 | Математические модели компонентов РЭС для автоматизированного проектирования | 2 | |||
3 | Методы формирования уравнений электрических цепей | 6 | 5 | ||
4 | Введение в численные методы решения уравнений электрических цепей | 6 | 4 | ||
5 | Расчет цепи по постоянному току | 3 | |||
6 | Анализ цепи с помощью схемных функций | 3 | |||
7 | Использование методов теории чувствительности для анализа и расчета радиоэлектронных устройств | 4 | 4 | ||
8 | Параметрическая оптимизация | 4 | 4 | ||
9 | Заключение | 2 | |||
ИТОГО: | 32 | 17 |
Содержание разделов дисциплины
ВВЕДЕНИЕ
Жизненный цикл сложной технической системы. Общие сведения о процессе проектирования технической системы. Блочно-иерархический подход при проектировании сложной технической системы. Задачи схемотехнического проектирования. Компоненты САПР. Уровни КТС САПР. Связь САПР с ГАП.
Раздел 1. Математические модели компонентов РЭС для автоматизированного проектирования
Основные элементы электронных схем. Независимые и зависимые источники. Описание цепей с реактивными компонентами с помощью преобразования Лапласа. Идеальные четырехполюсники. Линейные и нелинейные модели полупроводниковых компонентов.
Раздел 2. Методы формирования уравнений электрических цепей
Методы узловых потенциалов и контурных токов. Достоинства и ограничения. Табличный метод формирования уравнений цепи. Направленные графы. Матрицы инциденций, сечений и контуров, топологические методы составления уравнений РЭС. Модифицированный метод узловых потенциалов на основе одиночного графа. Модифицированный метод узловых потенциалов на основе двух графов - токов и напряжений.
Раздел 3. Введение в численные методы решения уравнений электрических цепей
Решение линейных уравнений методом треугольного разложения. Принципы учета разреженности матриц. Простые методы интегрирования при решении дифференциальных уравнений. Порядок метода интегрирования и ошибка усечения. Устойчивость метода интегрирования. Численные методы интегрирования дифференциальных уравнений при анализе нелинейных схем.
Раздел 4. Расчет цепи по постоянному току
Алгоритм Ньютона-Рафсона. Применение метода узловых потенциалов для расчета цепи по постоянному току. Чувствительность по постоянному току. Расширенный анализ на постоянном токе.
Раздел 5. Анализ цепи с помощью схемных функций
Функции цепи, нуль-полюсное представление функций цепи. Формирование функций цепи с помощью ЭВМ. Определение полюсов и нулей из системы уравнений. Связь функций цепи с другими характеристиками: комплексным коэффициентом передачи, импульсной и переходной характеристиками. Численные методы обратного преобразования Лапласа в задачах анализа РЭС.
Раздел 6. Использование методов теории чувствительности для анализа и расчета радиоэлектронных устройств
Чувствительность функций цепи к вариациям внутренних параметров РЭС. Многопараметрическая чувствительность. Расчет чувствительности на ЭВМ. Применение метода присоединенной системы уравнений для расчета чувствительности. Статистический анализ и расчет наихудшего случая.
Раздел 7. Параметрическая оптимизация
Классическая теория оптимизации. Целевая функция. Метод множителей Лагранжа при минимизации с ограничениями. Основной итерационный алгоритм. Постановка задачи параметрической оптимизации РЭС. Критерии оптимальности. Стратегия решения задачи оптимального проектирования РЭС. Алгоритмы глобального поиска. Методы и алгоритмы локального поиска: прямые и градиентные методы поиска минимума целевой функции.
Заключение
Проблемы и перспективы развития автоматизированного проектирования радиоэлектронных средств. Возможные направления решения задач структурного синтеза РЭС.
5. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ |
1 | 3, 4, 7 | Расчет радиоэлектронных схем методом узловых потенциалов |
2 | 3, 4, 7 | Расчет радиоэлектронных схем методом общего графа |
3 | 3, 4, 7 | Расчет радиоэлектронных схем методом графов токов и напряжений |
4 | 8 | Параметрическая оптимизация электронных схем |
6. Учебно‑методическое обеспечение дисциплины
Рекомендуемая литература
Основная литература
1. И. Влах, К. Сингхал. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. М.: Радио и связь, 19с.
2. Диалоговые системы схемотехнического проектирования/ , и др.: Под ред. В.И. Анисимова. М.: Радио и связь, 19с.
3. Справочник. Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике/ Под редакцией. . М.: Радио и связь, 19с.
4. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 19с.
5. Кийко радиоэлектронных схем методом узловых потенциалов: Методические указания к лабораторной работе. Екатеринбург, изд. УПИ им. , 19с.
6. Кийко радиоэлектронных схем методом графов: Методические указания к лабораторной работе. Екатеринбург, изд. УПИ им. , 19с.
7. Кийко радиоэлектронных схем с помощью схемных функций: Методические указания к лабораторной работе. Екатеринбург, изд. УПИ им. , 19с.
8. Кийко оптимизация радиоэлектронных схем: Метод. указания к лаб. работе. Екатеринбург, УГТУ, 19с.
Средства обеспечения освоения дисциплины
1. Электронное учебное пособие по курсу АПРЭС/ , , . Екатеринбург. УГТУ-УПИ. 1
7. Материально‑техническое обеспечение дисциплины
Компьютерный класс
1. Ауд. Р-445
Лаборатории и лабораторное оборудование
1. Принтер HP LaserJet
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего и среднего образования и учебным планом по направлению подготовки 654200 ‑ Радиотехника, специальности 200700 ‑ Радиотехника.
Программу составил (и):
, доцент, к. т. н., кафедра радиоэлектроники информационных систем
Программа одобрена на заседании кафедры
радиоэлектроники информационных систем
(протокол № 11/01 от «_20 » _сентября___ 2001 г.)
Заведующий кафедрой______________________________ .
Программа одобрена на заседании выпускающей кафедры
радиоэлектроники информационных систем
(протокол № 11/01 от «_20 » _сентября___ 2001 г.)
Заведующий кафедрой______________________________ .
Программа одобрена на заседании Методической комиссии
Радиотехнического факультета
(протокол № ____ от «____» ____________ 2001 г.)
Председатель Методической комиссии________________
Аннотация содержания дисциплины
Дисциплина посвящена изучению основ автоматизированного проектирования радиоэлектронных средств. Особое внимание уделено методам формирования уравнений аналоговых электронных схем и численным методам их решения. Подробно изучаются методы формирования уравнений с использованием теории графов и параметрической оптимизации.
Редактор.
Подписано в печать Формат 60*84 1/16
Бумага типографская Печать офсетная Усл. печ. л.
Уч. – изд. л. Тираж Заказ Цена “С”
Издательство УГТУ
Екатеринбург, Мира, 19
– УПИ
Екатеринбург, Мира, 17
