Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования




НазваниеУчебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
страница1/29
Дата04.02.2016
Размер38.1 Kb.
ТипУчебно-методический комплекс
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   29


Северо-Западный государственный заочный технический университет


ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ


УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС


Санкт-Петербург

2011


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Северо-Западный государственный заочный технический университет»


Кафедра радиотехники


ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ


УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС


Институт интеллектуальных электронных систем




Специальность


210302.65 – радиотехника


Направление подготовки бакалавра

210300.62 - радиотехника


Санкт-Петербург

Издательство СЗТУ

2011

Утверждено редакционно-издательским советом университета


УДК 621.396.6:681.3


Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств: учебно-методический комплекс / сост. С.И. Малинин. - СПб.: Изд-во CЗТУ, 2011. – 134 с.


Учебно-методический комплекс разработан в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования.

В дисциплине рассматриваются математические модели активных компонентов радиоэлектронных устройств, а также методы схемотехнического моделирования и проектирования с помощью программы Micro-Cap 7-9.


Рассмотрено на заседании кафедры радиотехники, 09. 09. 2010; одобрено методической комиссией Института интеллектуальных электронных систем 15. 09. 2010.


Рецензенты: кафедра радиотехники СЗТУ (зав. кафедрой Л.Я. Родос, канд. техн. наук, проф.); В.Д. Лиференко, д-р техн. наук, проф. кафедры промышленной электроники СЗТУ.


Составитель С.И. Малинин, канд. техн. наук, доц.


© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2011

© Малинин С.И., 2011

  1. Информация о дисциплине



    1. Предисловие



Дисциплина «Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств» относится к циклу ОПД.Ф.08, изучается студентами специальности 210302.65. всех форм обучения в одном семестре. Дисциплина включает в себя разделы: 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.

Целью изучения дисциплины является изучение принципов схемотехнического моделирования современных радиоэлектронных устройств в системе Micro-Cap 7-9.

Задачи изучения дисциплины – усвоение основных поло­жений построения математических моделей радиоэлектронных устройств и расчетов их параметров. Создание библиотек отечественных активных компонентов. Освоение методов анализа характеристик радиоэлектронных устройств.

В результате изучения дисциплины студент должен овладеть знаниями по дисциплине, формируемыми на нескольких уровнях.

Иметь представление:

- о целях применения систем схемотехнического моделирования;

- об областях применения и перспективах развития теории и практики схемотехнического моделирования.

Знать:

- основные принципы схемотехнического моделирования;

- физический смысл, методы расчетов параметров математических моделей активных компонентов;

- методы анализа радиоэлектронных устройств.

Уметь:

-применять методы для решения задач проектирования современных радиоэлектронных устройств:

-построить математическую модель устройства, зная модели отдельных его составляющих;

-определять структуру и параметры математической модели в зависимости от предъявляемых к ней требований;

-осуществлять линеаризацию модели устройства при проведении частотного анализа.

Получить навыки:

- схемотехнического моделирования по модели, представленной в той или иной форме;

- перехода от одной формы представления модели к другой.


Место дисциплины в учебном процессе

Теоретической и практической основами дисциплины являются курсы “Математика”, “Информатика”, “Основы теории цепей”. Приобретенные студентами знания могут быть непосредственно использованы при выполнении виртуальных лабораторных работ по различным дисциплинам, связанным с изучением электроники, а также в курсовом и дипломном проектировании.


1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
1.2.1. Содержание дисциплины по ГОС

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.
1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Всего часов

Форма обучения

Очная

Очно-заочная


Заочная

Общая трудоемкость дисциплины (ОТД)

70

Работа под руководством преподавателя

(РпРП) (включая ДОТ)

42

42

42

в т.ч. аудиторные занятия:

лекции

практические занятия (ПЗ)

лабораторные работы (ЛР)


12

8

12


6

4

8


4

-

4

Самостоятельная работа студента (СРС)

28

28

28

Промежуточный контроль,

количество


5


5


5

в т. ч.: курсовая работа (проект),

1

1

1

контрольная работа

-

-

-

Вид промежуточной аттестации

Экзамен




1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля


- практические занятия (для очной и очно-заочной форм обучения);

- лабораторные работы;

- тесты (тренировочные и контрольные);

- курсовой проект;

- экзамен.


2. Рабочие учебные материалы


2.1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (70 часов)


Введение (2 часа)

[3], c. 21...31; [4], c. 9...13; [5], с. 5…17

Дисциплина ” Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств”, назначение дисциплины и её место в учебном плане. Содержание дисциплины. Применение системы автоматизации проектирования САПР в сквозном цикле “разработка-внедрение”.


Раздел 1

Математические основы моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности (21 час)

1.1. Базовые элементы математических моделей компонентов (3 часа)

[4], c. 19...27, 286...289; [5], с. 9…11; [6], с. 87, 88, 117…119

Эквивалентные схемы резистора, конденсатора, индуктивности с частотно-зависимой добротностью. Математическая модель реального трансформатора. Математическая модель реального диода. Независимые и управляемые источники тока и напряжения и их физическая реализация. Определение параметров модели по справочным данным.


1.2. Математические модели биполярных транзисторов (6 часов)

[3], c. 94…96; [4], c. 293…298; [6], с. 173…175, 180…187

Физические принципы работы биполярного транзистора. Уравнения Эберса-Молла. Линейная модель. Полная модель Эберса-Молла для расчетов статических и временных характеристик. Понятие о модели Гуммеля-Пуна. Параметры моделей. Учет температурных зависимостей. Определение параметров модели по справочным данным.


1.3. Математические модели полевых транзисторов (6 часов)


[3], c. 96...100; [4], c. 289...292; [6], с. 283…287, 293…299, 304…310

Физические принципы работы полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и МОП - транзисторов. Уравнение статического режима. Параметры моделей полевых транзисторов. Определение параметров модели по справочным данным.


1.4. Математические модели операционных усилителей (6 часов)

[4], c. 298...302; [5], с. 45…48

Общие понятия об операционном усилителе (ОУ). Основные параметры операционного усилителя. Принципы построения макромоделей ОУ. Учет температурных зависимостей. Определение параметров модели ОУ по справочным данным.


Раздел 2

Алгоритмы анализа аналоговых и цифровых устройств (10 часов)

2.1. Введение в методы анализа характеристик

радиоэлектронных устройств (4 часа)

[3], c. 72...93, 102...118, 125..137; [4], c. 310..320

Основные этапы решений задач анализа. Система уравнений узловых напряжений - основная математическая модель радиоэлектронного устройства. Численный метод решений уравнений линейных и линеаризованных устройств в задачах анализа частотных характеристик. Система уравнений узловых напряжений и дополнительных нелинейных уравнений для нелинейных радиоэлектронных устройств в статическом режиме. Решения задач анализа временных характеристик нелинейных устройств методом многошагового процесса решения задачи анализа статического режима. Проблема точности, сходимости и времени решений задач анализа.

2.2. Моделирование смешанных аналого-цифровых устройств (6 часов)

[1], с. 258…272; [8], с. 259…272

Основные понятия о смешанных аналого-цифровых устройствах. Устройства интерфейса. Смешанная аналого-цифровая цепь и ее схема замещения. Аналого-цифровой интерфейс. Цифроаналоговый интерфейс. Модель вход-выход. Устройства питания.


Раздел 3

Методы оптимизации проектных решений

Методы моделирования полей (9 часов)

[3], c. 181...202, 207...211; [4], c. 394...410, 412...415

Постановка задачи оптимизации параметров электронных схем. Критерии оптимальности. Прямые методы поиска оптимальных решений. Метод Хука-Дживса. Симплексный метод. Градиентные методы поиска. Метод наискорейшего спуска. Метод сопряженных градиентов. Метод Ньютона. Оптимизация при ограничениях. Методы моделирования полей.


Раздел 4

Использование пакетов прикладных программ (28 часов)


4.1. Основные сведения о системе схемотехнического

моделирования Micro-Cap (10 часов)

[1], с. 14…35; [7], с. 13…82

Перечень решаемых задач. Главное меню системы. Основные этапы работы в системе. Каталоги библиотек аналоговых и цифровых компонентов. Предварительное редактирование библиотеки компонентов. Редактирование библиотеки компонентов в процессе создания чертежа схемы. Графический ввод компонентов схемы. Типы вводимых компонентов. Диалоговое окно атрибутов компонентов. Редактирование атрибутов компонентов. Ввод пересекающихся и непересекающихся проводников. Удаление компонентов. Ввод текста.

4.2. Проведение анализа в системе Micro-Cap (14 часов) [1], с. 132…186; [7], с. 129…157

Порядок работы в режиме анализа схемы. Редактирование окна задания параметров моделирования. Команды, числовые параметры, вывод результатов моделирования, выражения, опции. Анализ переходных процессов. Анализ частотных характеристик. Анализ по постоянному току. Многовариантный анализ. Вывод графиков характеристик в режиме “Probe”.


4.3. Основные сведения о системе схемотехнического моделирования PSpice (4 часа)

[8], с. 5…10, 181…259


Системы сквозного проектирования электронных устройств Design Cen-

ter, Design Lab и OrCAD. Перечень решаемых задач системой PSpice. Состав системы PSpice и порядок работы с ней. Входной и выходной файлы. Библиотека компонентов и макромоделей. Расширение библиотеки.


Заключение


2.2. Тематический план дисциплины


2.2.1. Тематический план дисциплины

для студентов очно-заочной формы обучения




п/п


Наименования

разделов и тем

Количество часов по очной форме обучения

Виды занятий (часы) I Виды контроля


Лекции

ПЗ (С)

ЛР

Самостоятель­ная работа

Тесты

Контрольные работы

ПЗ

ЛР

Курсовой

проект

аудит.

ДОТ

аудит.

ДОТ

аудит.

ДОТ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15




ВСЕГО

70


6

12

4

4

8

8

28

4

-

3

5

1




Введение

2

1

-

-

-

-

-

1
















1

Раздел 1. Математические основы моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности

21

4




4

4







9

1













1.1

Базовые элементы математических моделей компонентов

3

1

-

-

-

-

-

2
















1.2

Математические модели биполярных транзисторов

6

1

-

1

1

-

-

3







1







1.3

Математические модели полевых транзисторов

6

1

-

1

1

-

-

3







2







1.4

Математические модели операционных усилителей

6

1

-

2

2

-

-

1







3







2

Раздел 2. Алгоритмы анализа аналоговых и цифровых устройств


10




4













6

2













2.1

Введение в методы анализа характеристик радиоэлектронных устройств

4

-

2

-

-

-

-

2
















2.2

Моделирование смешанных аналого-цифровых устройств

6

-

2

-

-

-

-

4
















3

Раздел 3. Методы оптимизации проектных решений.

Методы моделирования полей

9

-

2

-

-

-

-

7

3













4

Раздел 4. Использование пакетов прикладных программ

28

1

6







8

8

5

4













4.1

Основные сведения о системе схемотехнического моделирования Micro-Cap

10

1

2

-

-

2

2

3










12




4.2

Проведение анализа в системе Micro-Cap

10

-

4

-

-

2

2

2










3




4.3

Основные сведения о системе схемотехнического моделирования PSpice. Заключение

8

-

-

-

-

4

4

-










45






2.2.2. Тематический план дисциплины

для студентов заочной формы обучения




п/п


Наименования

разделов и тем

Количество часов по очной форме обучения

Виды занятий (часы) I Виды контроля


Лекции

ПЗ (С)

ЛР

Самостоятель­ная работа

Тесты

Контрольные работы

ПЗ

ЛР

Курсовой

проект

аудит.

ДОТ

аудит.

ДОТ

аудит.

ДОТ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15




ВСЕГО

70


4

22

-

4

4

8

28

4

-

3

5

1




Введение

2

1

-

-

-

-

-

1
















1

Раздел 1. Математические основы моделирования компонентов РЭС различного уровня сложности

21

3

4

-

4

-

-

10

1













1.1

Базовые элементы математических моделей компонентов

3

1

1

-

-

-

-

1
















1.2

Математические модели биполярных транзисторов

6

1

1

-

1

-

-

3







1







1.3

Математические модели полевых транзисторов

6

1

1

-

1

-

-

3







2







1.4

Математические модели операционных усилителей

6

-

1

-

2

-

-

3







3







2

Раздел 2. Алгоритмы анализа аналоговых и цифровых устройств


10




6













4

2













2.1

Введение в методы анализа характеристик радиоэлектронных устройств

4

-

2

-

-

-

-

2
















2.2

Моделирование смешанных аналого-цифровых устройств

6

-

4

-

-




-

2
















3

Раздел 3. Методы оптимизации проектных решений.

Методы моделирования полей

9

-

4

-

-




-

5

3













4

Раздел 4. Использование пакетов прикладных программ

28




8

-

-

4

8

8

4













4.1

Основные сведения о системе схемотехнического моделирования Micro-Cap

10

-

4

-

-

2

2

2










12




4.2

Проведение анализа в системе Micro-Cap

10

-

2

-

-

2

2

4










3





4.3

Основные сведения о системе схемотехнического моделирования PSpice.

Заключение

8

-

2

-

-

-

4

2










45






2.3. Структурно-логическая схема дисциплины «Основы компьютерного проектирования и

моделирования радиоэлектронных средств»

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   29

Похожие:

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconУчебно-методический комплекс москва 2011 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российская правовая академия Министерства Юстиции Российской Федерации»
Учебно-методический комплекс (умк) по учебной дисциплине «Инновационный менеджмент» подготовлен на основе требований Федерального...
Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки РФ государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс предназначен для студентов Прокопьевского филиала Томского государственного университета, обучающихся...
Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПрограмма по дисциплине сд. 04
...
Учебно-методический комплекс санкт-Петербург 2011 министерство образования и науки российской федерации государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница