WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 


Pages:     | 1 | 2 ||

«УДК 338.48(075.8) ББК 681.3я73 У 91 МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПОВОЛЖСКИЙ ...»

-- [ Страница 3 ] --

Выходной код с ЗУМК является микрокомандой, обычно содержащей около разрядов, например 9 разрядов для определения операции арифметическо-логического блока, 8 разрядов для адресации двух исходных операндов СОЗУ; остальные разряды – для сигналов выдачи выходных результатов, управления ОЗУ, приемопередатчиками, стеком и т.д.

Наличие регистра микрокоманд РгМК дает возможность организовать конвейерную работу процессора. Пусть в регистре РгМК содержится код 1 выполняемой микрокоманды.

Поле микрокоманды, управляющее последовательностью микрокоманд, анализируется блоком местного управления процессора БМУПр и направляется в виде управляющих сигналов 2 в БУМК для определения адреса следующей микрокоманды. Адрес микрокоманды в виде сигналов 3 посылается в ЗУМК и новая микрокоманда поступает на выход РгМК. Микропроцессор параллельно выполняет ранее полученную микрокоманду, поскольку на реализацию микрокоманд 1-4 требуется всего лишь один цикл работы процессора. За это время микропроцессор должен пройти состояния до 5 включительно, т.е.

кроме выполнения действий внутри микропроцессора должен быть передан в регистр состояния РгС код состояния процессоров. Если он не вызывает ветвления в микрокоманде, что определяет БМУПр по сигналам 6 от регистра РгС, то начинает выполняться следующая команда, уже подготовленная в РгМК. Таким образом, наличие РгМК дает возможность извлекать следующую микрокоманду параллельно с работой микропроцессора МП, что удваивает скорость работы процессора из-за исключения последовательной работы его операционной и управляющей частей.

Типичная команда в ЭВМ имеет такую последовательность исполнения отдельных тактов в процессе интерпретации: выборка команды; дешифрирование кода операции;

выборка базового адреса; формирование исполнительного адреса; выборка операнда из ОЗУ;

выполнение операции над операндом и содержимым рабочего регистра или регистра результата; засылка результата на хранение в регистр результата или рабочий регистр. Во время исполнения такой команды необходимы три обращения к ОЗУ.

Высокой пропускной способности микропроцессора позволяет достичь метод перекрытия (поточный или конвейерный) путем параллельных действий над потоком команд во времени по отдельным фазам их исполнения. Выше приведенная последовательность шести тактов команды при поточном исполнении сокращает кажущееся время выполнения команд до трех тактов. При этом достигается максимально эффективное использование ресурсов ОЗУ, поскольку обращение к нему осуществляется в течение каждого такта.





Для простейшего перекрытия процесса выполнения двух команд необходим доступ к информационным полям команды, что требует отдельного регистра команд. Код команды заносится в этот регистр из буферного регистра команд ОЗУ, в который он поступил в предыдущем такте выборки команды из ОЗУ. На время выполнения микропроцессором операции необходимо хранить операнд следующей команды в буферном регистре данных.

Выбранный из ОЗУ базовый адрес помещается в выходной информационный регистр. Во время исполнения данной команды надо обеспечить единичное приращение содержимого счетчика команд. Поскольку арифметическо-логическое устройство занято выполнением операций, необходимо предусмотреть отдельный сумматор или инкрементный блок для единичного увеличения кода адреса команды.

Микро-ЭВМ на основе секционного комплекта биполярных БИС, например серии К1800, может иметь 16-32 – разрядную сетку, 8-64 – уровневую приоритетную систему прерывания (цикл 100-200 нс). Это позволяет ЭВМ выполнять операции типа сложения за 100-200 нс, а операцию умножения четырехбайтовых слов – за 4-16 мкс. Система команд обеспечивает выполнение 100-150 операций, использующих 8-16 режимов адресации информации.

При проетировании микро-ЭВМ необходимо обеспечивать: простое наращивание разрядности и производительности; возможность широкого распараллеливания вычислительного процесса; эффективную обработку алгоритмов решения различных задач;

простоту технической и математической эксплуатации.

Сама микро-ЭВМ, будучи оснащенной разнообразными устройствами ввода-вывода информации, может применяться в качестве законченного изделия. Однако часто к микроЭВМ необходимо кроме устройств ввода-вывода информации подключить сигналы от множества датчиков и исполнительных механизмов какого-либо сложного объекта управления или технологического процесса. В этом случае уже образуется сложная управляющая система, центром которой является микро-ЭВМ.

В управляющих системах используются отдельные микро-ЭВМ, расширенные микроЭВМ (за счет наращивания числа микропроцессоров для увеличения разрядности) и системы микро-ЭВМ, образующие вычислительные сети с параметрами, близкими к параметрам развитых мини-ЭВМ.

Микропроцессоры и микро-ЭВМ находят широкое распространение в тестовых и контрольно-измерительных системах; системах управления технологическими процессами;

программного управления станками; контроля состояний линий связи; подсистемах первичной обработки информации и управляющих системах промышленного назначения и системах автоматизации научного эксперимента; подсистемах управления периферийным оборудованием вычислительных систем и комплексов; специализированных вычислительных устройствах.

Дешевые микропроцессоры применяют в часах, калькуляторах, кино- и фотокамерах, радиоприемниках и телевизорах. Микропроцессоры (например, однокристальные микропроцессоры серии К580) ставятся в замки и звонки, домашние приборы и устройства.

Более дорогие микропроцессоры успешно конкурируют с механическими и электромеханическими блоками управления “жесткой”, или “аппаратурной”, логики.

Микропроцессоры и микроконтроллеры устанавливаются для регулирования среды в домашних аквариумах и больших водоемах; они осуществляют контроль pH среды, температуры, плотности, содержания кислорода; управляют освещением, подогревом, уровнем воды, дозированием корма и биологических добавок, производят фильтрацию и аэрацию и т.д.

Возьмем, например, обычный и широко распространненый механический инструмент – электрическую дрель. Встроенный в нее микропроцессор позволяет учитывать сопротивление сверлению и автоматически изменять частоту вращения в зависимости от твердости обрабатываемого материала. При использовании дрели для завинчивания винтов и гаек микропроцессор выключает питание электромотора до окончания операции, завершаемой за счет инерции.

Встраивание микропроцессора, например серии К580, в пишущую машинку позволяет обрабатывать текст и запоминать его в памяти. Обработка текста представляет собой развитые операции редактирования от исправления слов и расстановки абзацев до вставки нового текста и формирования фраз из уже написанных словосочетаний. Затем запомненный текст может быть автоматически многократно и безошибочно отпечатан. Подключение внешней памяти на магнитной кассете (ленте, диске) к такой пишущей машинке с микропроцессорным управлением позволяет накапливать архив документов. Это позволяет осуществить в такой системе функции поиска документов по признакам, сортировку документов, ведение архива и т.д.

Бурно развивается производство электронных игр с использованием микропроцессоров и микроконтроллеров. Оно порождает не только интересные средства развлечения, но и дает возможность проверить и развить приемы логических заключений, ловкость и скорость реакции. Игры с телевизионным индикатором или без него обеспечивают выполнение сложных функций вследствие применения логически более мощных, но доступных по стоимости микропроцессоров.

Микропроцессор может выполнять важнейшие функции в автомобилях всех типов.

Водитель может вызвать из микро-ЭВМ на индикатор числовые значения скорости, уровня топлива, средний и текущий расход топлива на единицу пройденного пути, время прибытия в заданный пункт при определенных водителем условиях, температуру двигателя и т.д.

Ведутся исследования по применению микропроцессорных средств для управления двигателем (подача топлива, зажигание, регулирование частоты вращения, эффективность и контроль отходов при сгорании топлива); управления ходовой частью (управление скоростью и тормозной системой, учет влияния нагрузок и рельефа дорог); управления безопасностью движения (снижение требований к водителю и учет обстановки на дороге);

управления комфортом в кабине (салоне).

На основе микропроцессоров серии К587 разработан прибор для контроля психофизического состояния человека типа “Тонус НЦ-01”.

Микропроцессоры эффективно встраиваются в дисплеи, экранные пульты и терминалы, где на них возложены функции редактирования данных, управления, генерации символов и хранения и воспроизведения изображений.

Микропроцессоры и микро-ЭВМ берут на себя функции предварительной обработки информации внешних устройств, преобразования форматов данных, контроллеров электромеханических внешних устройств. Для этих целей применяют микропроцессоры серий К580, К536, К1803.

Микропроцессоры в аппаратуре связи дают возможность производить контроль ошибок, кодирование – декодирование информации и управлять приемопередающими устройствами. Применение микропроцессоров позволит в несколько раз сократить необходимую ширину телевизионного и телефонного каналов, создать новое поколение оборудования связи. Для этих целей пригодны микропроцессорные средства на основе микро-ЭВМ типа “Электроника С5”, “Электроника НЦ-32” и др.

Использование микропроцессоров в контрольно-измерительных приборах и в качестве контрольных средств радиоэлектронных систем дает возможность проводить калибровку, испытание и поверку приборов; коррекцию и температурную компенсацию;

контроль и управление измерительными комплексами; преобразование и обработку, индикацию и представление данных; диагностику и локализацию неисправностей. МикроЭВМ типа “Электроника С5” успешно обрабатывают данные измерений.

Микропроцессорные средства решают сложную техническую проблему разработки различных систем сбора и обработки информации, где общие функции сводятся к передаче множества сигналов в один центр для оценки и принятия решения. Например, в медицине для круглосуточного контроля состояния тяжелобольных необходимо периодически замерять кровяное давление, частоту биения сердца и дыхания, параметры электрокардиограмм и т.д. Централизованная система на основе большой или мини-ЭВМ для этих целей получается громоздкой и достаточно дорогой. Распределенная диагностическая система на основе микропроцессора имеет высокую живучесть, проста по организации и позволяет получить хорошие экономические показатели. Микропроцессорные распределенные системы на основе микро-ЭВМ типа “Электроника-60” решают успешно эти задачи.

Обобщая рассмотренные примеры использования микропроцессоров, можно выделить четыре основных направления в применении микропроцессоров и микропроцессорных систем: 1) встроенные системы контроля и управления; 2) локальные системы накопления и обработки информации; 3) распределенные системы управления сложными объектами; 4) распределенные высокопроизводительные системы параллельных вычислений.

Встраивание, т.е. постановка микропроцессора в любую, даже простейшую схему (пульт) управления, принципиально изменяет качество функционирования отдельных инструментов, приборов, разнообразных устройств, отдельных агрегатов технологической линии и т.д. Встраивание микропроцессора позволяет оптимизировать режимы работы управляемых объектов или процессов и за счет этого получать и прямой и косвенный технико-экономический эффект. Прямой технико-экономический эффект выражается в экономии потребляемой энергии, повышении срока службы и снижении расхода сверл, фрез, нагревательных элементов и т.д. Косвенный технико-экономический эффект связан со снижением требований к обслуживающему персоналу и повышением производительности.

Опыт показывает, что практически во всех случаях встраивания микропроцессора только экономия электроэнергии обеспечивает окупаемость микропроцессорного управления за 1года.

Управление оборудованием на основе встроенных систем контроля и управления создает реальные предпосылки осуществления полностью автоматизированных производств.

Встраивание микропроцессора повышает качество работы и производительность оборудования, существенно снижает требования к персоналу, работающему на оборудовании. Цифровое управление отдельными единицами оборудования позволяет легко собирать информацию (или вызвать его) с нижних контуров на верхние уровни иерархической системы управления.

Управляющие встроенные микропроцессоры предназначены для решения локальных задач управления объектами и могут выполнять функции контроллеров устройств, подключаемых к ЭВМ, более высоких контуров управления или быть центром управляющих систем нижних контуров управления.

Микропроцессоры, встраиваемые в оборудование, в большинстве случаев не комплектуются внешними устройствами и содержат только упрощенный специализированный пульт управления и ПЗУ управляющих программ. Лишь для некоторых применений, требующих частой замены управляющих программ, необходим загрузчик, выполненный на основе простейших технических средств.

Для любого специалиста или руководителя необходимо всегда иметь “под рукой” достаточно большой объем специфичной информации. Сегодня эта информация доступна лишь в библиотеке, записной книжке или на экране терминала, подключенного к большой ЭВМ. Последнее средство является наиболее приемлемым, но дорогостоящим и имеющим большие ограничения из-за чрезмерной централизации информации. Локальные, т.е.

расположенные на рабочем месте, микропроцессорные системы накопления и обработки информации технически просто и экономически доступно осуществляют информационное обеспечение специалистов и руководителей, инженеров и врачей. Объединение локальных систем между собой в сеть и дистанционное подключение этой сети к большой ЭВМ с громадным информационным архивом позволяют создать завершенную автоматизированную систему информационного обеспечения.

Внешние устройства локальных вычислительных систем могут встраиваться в корпус микро-ЭВМ. Их комплект содержит устройства, минимально необходимые для вычислительных работ и обработки данных: цифровую, алфавитно-цифровую и функциональную клавиатуру; алфавитно-цифровой индикатор; печатающее устройство;

внешние запоминающие устройства.

В комплект более сложных микро-ЭВМ, ориентированных на решение инженерных и научных задач, могут входить разнообразные внешние устройства, например устройства ввода-вывода и печати, визуального отображения, внешней памяти, комплексирования, пульты операторов общего назначения и т.д.

Распределенные системы управления сложными объектами. Альтернативой распространенным системам с центральным процессором становятся распределенные микропроцессорные управляющие системы. В этом случае микропроцессоры и связанные с ними схемы обработки данных физически располагаются вблизи мест возникновения информации, что позволяет вести обработку информации в месте ее возникновения, например, вблизи двигателя, рулей управления, тормозной системы и т.д. Связь таких локальных систем обработки с центральной системой обработки и накопления данных и создает пространственно распределенную систему управления.

В распределенных системах достигается значительная экономия в количестве и распределении линий связи, повышается живучесть, существенно развиваются возможности оптимизации режимов управления и функционирования.

Микропроцессоры открыли новые возможности решения сложных вычислительных задач, алгоритмы вычисления которых допускают распараллеливание, т.е. одновременные (параллельные) вычисления на многих микропроцессорах.

Системы параллельных вычислений на основе десятков, сотен, тысяч одинаковых или специализированных на определенные задачи микропроцессоров при значительно меньших затратах дают такую же производительность, как и вычислительные системы на основе мощных процессоров конвейерного типа. Микропроцессоры в распределенной вычислительной системе могут быть одинаковыми и универсальными или специализированными на определенные функции. Создание микропроцессорных систем с большим количеством специализированных по функциональному назначению процессоров позволяет проектировать мощные вычислительные системы нового типа по сравнению с традиционными развитыми большими вычислительными машинами.

Литература 1,2, 2.6. Системы автоматизации проектирования цифровых и аналоговых устройств.

Следует подчеркнуть, что процесс автоматизации проектирования прошел несколько этапов, прежде чем от решения частных задач проектирования разработчики РЭС получили возможность перейти к такому совершенному инструменту для выполнения системного проектирования как системы автоматизированного проектирования (САПР).

Основные принципиальные отличия САПР от методов автоматизации, решающих только частные задачи:

1)Возможность комплексного решения общей задачи проектирования, например, компьютерное моделирование сложной электронной схемы и далее - решение задачи размещения компонентов и трассировки печатной монтажной платы;

2)Реализация интерактивного режима проектирования, при котором осуществляется непрерывный процесс диалога “человек – машина (компьютер)”;

3)Возможность имитационного моделирования радиоэлектронных систем и комплексов в условиях работы, близких к реальным;

4)Значительное усложнение программного и информационного обеспечения проектирования, а также значительное усложнение технических средств систем автоматизированного проектирования (САПР).

Современные САПР представляют собой сложный комплекс математических, программных, технических и других средств. Поэтому в составе САПР принято выделять следующие основные виды обеспечения их функционирования (всего 7): математическое, лингвистическое (языковые средства), программное, информационное, техническое, организационное и методическое.

Дадим краткую характеристику каждого из перечисленных видов обеспечения, имея в виду радиотехнические приложения.

Математическое обеспечение включает в себя теорию, методы и алгоритмы для организации вычислений в САПР. Например, можно выделить следующие два типа алгоритмов:

1) алгоритмы решения общих задач вычислительной математики, а именно: решение систем линейных алгебраических уравнений, решение обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных и т.п.

2) алгоритмы решения статистических задач: вычисление статистических характеристик случайного процесса, построение гистограмм, аппроксимация гистограмм теоретическим законом и т.д.

Лингвистическое обеспечение включает языковые средства. Языки, используемые в САПР, можно разбить на две группы: языки программирования и языки проектирования (см. рис.1).

Вначале относительно языков программирования. Они предназначены для написания текстов программ. К ним относятся языки высокого уровня (Фортран, Паскаль, С++ и др.) и машинно-ориентированные языки – ассемблеры (или языки низкого уровня). Последние позволяют создавать наиболее эффективные программы с точки зрения вычислительных затрат (требуемых объемов памяти и времени счета). Их существенный недостаток:

программист должен дойти до уровня машинных кодов. С языками типа ассемблер вас познакомили при изучении микропроцессоров, микроконтроллеров и сигнальных процессоров.

Языки проектирования (или входные языки) можно разделить на три группы: языки описания, моделирующие и диалоговые.

Язык описания, в свою очередь, состоит обычно из трех частей: описание объекта, описание задачи и описание директив проектирования. Например, описание объекта типа транзистора включает тип транзистора, тип его модели в программе (т.к. один и тот же транзистор можно моделировать разными схемами замещения), параметры этой модели, а также топологические связи транзистора, т.е. номера узлов его подключения, записанные в определенной последовательности (например, вначале номер узла базы, затем узла коллектора, затем – эмиттера).

В язык описания задачи входят описание рассчитываемых выходных параметров, описание условий анализа параметров (например, тип варьируемых внутренних параметров, шаг и диапазон варьирования и т.п.), описание алгоритмов расчета, анализа и оптимизации, описание задания на вывод результатов проектирования (например, что и в каком виде выводить: таблица, график, чертеж; параметры выходного документа: шаг печати, масштаб, диапазон и др.).

Язык описания директив проектирования. В простейшем случае он состоит из перечисления режимов, в которых должна последовательно работать САПР. Например, перечень таких директив при схемотехническом проектировании: «Статика», «Частотный анализ», «Временной анализ» и т.п.

Языки моделирования описывают не только структуру и параметры объекта проектирования, но и алгоритм его функционирования, т.е. связи между соседними объектами в сложной системе. Например, процесс передачи и преобразования сигнала от одного блока к другому (в радиоприемнике: от СМ к УПЧ). Как правило, языки моделирования применяются только на первом и втором функциональных уровнях проектирования: структурном и функционально-логическом. Напомню, что мы с вами будем более подробно обсуждать вопросы, связанные с третьим функциональным уровнем проектирования – уровнем автоматизированного схемотехнического проектирования (АСхП).

Наконец, языки диалога предназначены для организации эффективного взаимодействия пользователя и САПР в процессе проектирования. Приведем типичный фрагмент такого диалога:

Пользователь: (с помощью клавиатуры и дисплея вводит описание схемы).

ПЭВМ: Неправильно введена информация о транзисторе Т5.

Пользователь: (корректировка информации о транзисторе Т5).

Пользователь: (выбирает, например, режим «Статика»).

ПЭВМ: Укажите параметры режима:

Пользователь: (указывает параметры, после чего дает директиву на выполнение расчета: «Данные введены, выполнить режим») Информационное обеспечение САПР состоит из двух частей, которые включают в себя:

- сведения о типовых элементах РЭА и их параметрах, типовых материалах, типовых фрагментах электронных схем;

упорядоченной записи, хранения, перемещения данных и их извлечения.

Первая часть понятна и особого обсуждения не требует.

Со второй частью информационного обеспечения связаны три важных понятия:

база данных (БД), система управления базой данных (СУБД) и банк данных.

База данных – это совокупность массивов данных, организованных таким образом, чтобы обеспечить быстрый и удобный поиск любых данных по запросу или их перемещение и кодировку. Например, телефонный справочник с адресами абонентов в г. Москва.

Система управления базой данных (СУБД) – это совокупность языковых средств и программ, предназначенных для поиска нужных данных, их перемещения независимо от прикладных программ разных пользователей. Например, студенты нашего факультета разработали учебные версии баз данных «Цифровые БИС и СБИС», которая установлена в кафедральном дисплейном классе и работает под СУБД «Fox pro», а также “Современные АЦП и ЦАП” и “Современные интегральные операционные усилители напряжения и тока” (последние работают под СУБД “Access”).

В совокупности БД и СУБД образуют банк данных.

Программное обеспечение. В программное обеспечение входят тексты программ и документы, необходимые для их эксплуатации: инструкции для пользователя, текстовые программы для диагностики ошибок и сбоев и др. Сюда входят операционные системы, а также предметные программы. Примеры предметных программ САПР для схемотехнического проектирования: программы составления математических моделей радиотехнических устройств (РТУ), программы расчета переходных процессов и частотных характеристик, моделирования логических и цифровых схем и т.п.

Поскольку программное обеспечение занимает одно из центральных мест, то часто систему автоматизированного проектирования (САПР) называют еще пакетом прикладных программ.

Наконец, дадим краткую характеристику последним трем видам обеспечения:

техническому, организационному и методическому, которые имеют очевидное содержание.

Техническое обеспечение. В состав технического обеспечения САПР входят компьютеры (в том числе специализированные – рабочие станции и серверы) и периферийное вспомогательное оборудование, которое обеспечивает удобство взаимодействия проектировщика и САПР. К числу периферийных средств относятся:

устройства графического ввода, сканеры, принтеры, плоттеры (графопостроители).

Организационное обеспечение САПР – это совокупность правил, инструкций и документов, регламентирующих состав групп обслуживания САПР, их обязанности и взаимоотношения.

Методическое обеспечение САПР – это описания программ, баз данных, языков проектирования и различные инструкции по использованию всех видов обеспечения САПР.

Подчеркнем, что при дальнейшем изложении материала мы ограничимся рассмотрением вопросов, связанных с применением систем автоматизированного схемотехнического проектирования, причем, главным образом, для моделирования аналоговых, аналого-дискретных и аналого-цифровых устройств.

Общие сведения об объектах и задачах схемотехнического проектирования (моделирования) Вначале определим некоторые общие понятия, которые относятся к проектированию любых устройств независимо от их физической природы.

Введем понятие параметров элементов (или компонентов), параметров устройства и параметров окружающей среды.

Параметры элементов (или компонентов), из которых состоит проектируемое устройство, будем называть внутренними; параметры устройства, по которым оценивается его качество – выходными; параметры действующих на устройство внешних информационных сигналов – входными; параметры окружающей среды – внешними.

Пример (применительно к проектированию транзисторного усилителя): параметры самих транзисторов и пассивных элементов, входящих в состав этого усилителя – внутренние параметры; потребляемая мощность, коэффициент гармонических искажений – численные выходные параметры; АЧХ и ФЧХ – функциональные выходные параметры (выходные характеристики); частота и амплитуда входного сигнала – численные входные параметры; спектральная характеристика входного сигнала – функциональный входной параметр; температура окружающей среды – внешний параметр.

Каждый из пяти функциональных уровней проектирования: АСтП, АФЛП, АСхП, АКП и АКТП – включает решение следующих задач: расчета, анализа, оптимизации, синтеза и выпуска технической документации. Эти задачи называют также проектными процедурами. Рассмотрим эти задачи на примере схемотехнического проектирования, которые имеют здесь следующее содержание.

Расчет – определение выходных параметров и характеристик устройств при неизменных значениях его внутренних параметров и постоянной структуре. Пример: расчет широкополосного усилителя, включая расчет режима по постоянному току, полосу пропускания, площадь усиления и т.п.

Анализ – определение изменения выходных параметров и характеристик устройства в зависимости от изменения его внутренних и входных параметров. В случае применения ПЭВМ задача расчета часто называется одновариантным анализом, а задача анализа – многовариантным анализом. Например, вариация (stepping) номиналов пассивных компонентов оценивает их влияние на функциональные выходные характеристики (АЧХ и ФЧХ) усилителя.

Оптимизация – определение наилучших в том или ином смысле значений выходных параметров и характеристик путем целенаправленного изменения внутренних параметров устройства (при параметрической оптимизации) или структуры устройства (при структурной оптимизации). При этом большое значение имеет опыт разработчика или используется специальный математический аппарат теории чувствительности.

параметрического и структурного синтеза. В общем случае синтезом называется генерация исходного варианта устройства, включая его структуру (структурный синтез) и значения внутренних параметров (параметрический синтез). Указанная генерация может выполняться различными способами: выбором из уже известных устройств, построением на основе определенных теоретических соотношений, путем изобретательства, эвристического решения и др. Примеры: двойной RC-мост Вина, схема RC-генератора Сифорова, автогенератор по схеме Клаппа, трехточка Ричарда Ши и др. Полученное в результате синтеза устройство не обязательно должно быть наилучшим, но обязательно работоспособным, т.е. иметь практический смысл. Если же полученное устройство – наилучшее в каком-либо смысле, то такой синтез называется оптимальным. Подчеркнем, что задача синтеза – это весьма сложная задача и в большинстве случаев не может быть решена автоматически без участия и помощи специалиста-разработчика. В конце концов любой сложный алгоритм и соответствующая ему программа разрабатываются человеком.

Решение задачи разработки и выпуска технической документации необходимо для изготовления и последующей эксплуатации конкретного радиоэлектронного устройства.

На этом этапе выполняется компоновка и размещение элементов и узлов, разводка печатных и проводных соединений, а также решаются задачи теплоотвода, электрической прочности, защиты от внешних воздействий и т.п. Затем проводится технологическая подготовка производства, которая предполагает разработку технологических процессов изготовления отдельных блоков и всей системы в целом.

Как правило, все РЭУ, проектируемые на ПЭВМ, разделяют на три типа: аналоговые, дискретные и цифровые.

К аналоговым относятся устройства, в которых используются аналоговые сигналы, или сигналы аналогичные, полностью подобные порождающему его физическому процессу.

Эти сигналы являются непрерывными во времени. Примеры: сигнал гармонической формы, пилообразной, треугольной и др.

В дискретных устройствах используются дискретные сигналы, которые образуются из аналоговых путем дискретизации по времени.

К цифровым относят устройства, рабочие сигналы которых закодированы в виде чисел, обычно представляемых в двоичном коде цифрами 0 и 1 (триггеры, счетчики, регистры, микропроцессоры, микроконтроллеры и т.п.). Эти сигналы получают из аналоговых путем использования двух операций: дискретизации (получение выборок, отсчетов) и квантования.

Наконец, существуют промежуточные классы устройств: аналого-дискретные и аналого-цифровые.

В аналого-дискретных устройствах используют дискретный способ изменения параметров аналоговых устройств без явного дискретизатора. Например, электронные схемы на переключаемых МОП - конденсаторах.

К аналого-цифровым устройствам относятся разного типа преобразователи: аналогоцифровые (аналог – код, АЦП), цифро-аналоговые (код – аналог, ЦАП), спецвычислители, процессоры с аналоговыми устройствами ввода и вывода и др.

Рассмотрим в несколько упрощенном виде процесс автоматизированного схемотехнического проектирования радиоэлектронных устройств. Он состоит из нескольких этапов (см. рис.2).

На первом этапе (1) сложное проектируемое устройство разбивается на функционально законченные блоки и вырабатываются частные технические задания (ТЗ) на каждый отдельный блок. ТЗ предусматривает описание внешних и внутренних параметров:

входных и выходных сигналов, диапазона частот, потребляемой мощности, условий эксплуатации, предельных допусков на основные характеристики и т.п. На этом этапе очень многое зависит от личности разработчика-конструктора: от его знаний, интуиции, интеллекта и кругозора.

На втором этапе (2) после формулировки ТЗ на разрабатываемый блок составляется его принципиальная электрическая схема начального (нулевого) приближения. Это обычно делается разработчиком также на основании собственного опыта и опыта предыдущих разработок. Здесь же выбираются компоненты схем, как-то: транзисторы, диоды, ИМС, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и др., а также номинальные значения и допуски на параметры компонентов.

Далее на третьем этапе (3) выбирается система автоматизированного схемотехнического проектирования (моделирования), а в ней программа, которая наилучшим образом подойдет для анализа данной электронной схемы и позволит судить о соответствии ТЗ выбранной схеме. Подчас в выбранном пакете требуется не одна, а группа программ для проведения всех необходимых вычислений. Например, анализ по постоянному току, анализ во временной и частотной областях.

Затем принципиальная схема проектируемого блока подготавливается для проведения компьютерного анализа и вводится в память ПЭВМ текстовым или графическим способом (этап 4).

Рис.2.Основные этапы автоматизированного проектирования электронных схем Далее на основании встроенной библиотеки моделей компонентов автоматически составляется математическая модель анализируемого устройства по введенной принципиальной схеме (этап 5).

На этапе 6 производится анализ математической модели электронной схемы в диалоговом режиме. Например, в случае анализа схемы аналогового устройства предполагается выполнение следующих видов расчетов:

- расчет схемы по постоянному току;

- расчет схемы в частотной области; например, вычисление АЧХ и ФЧХ, спектральной плотности шума;

- расчет во временной области; например, определение переходных и импульсных характеристик, проведение спектрального анализа.

Полученные в результате анализа характеристики схемы сравниваются с данными ТЗ и (или) с результатами испытаний макета (этапы 7 и 8).

На основании этого сравнения принимается решение о принятии или отклонении рассмотренного варианта проекта (этап 9). Такое решение проводится неформально, так как в некоторых случаях инженерное понимание сути дела позволяет пренебречь некоторым расхождением результатов компьютерного анализа с ТЗ. После принятия проекта разрабатывается техническая документация для последующего изготовления разработанного устройства и проведения испытаний (этап 11).

Если характеристики неудовлетворительны, то принципиальная схема и (или) модели компонентов должны быть изменены (этап 10).

Цикл анализа затем повторяется снова. Именно здесь, при проведении многовариантных расчетов, компьютерные программы анализа электронных схем особенно полезны: они дают возможность автоматически в течение короткого времени провести анализ многих вариантов. Модификация схемы может производиться также с помощью специальных программ оптимизации на ПЭВМ (этап 12), в которых широко применяются методы оптимизации проектных решений, основанных на решении задач математического (линейного и нелинейного) программирования. В этих задачах производится поиск минимума или максимума некоторой целевой функции, зависящей от многих переменных при наличии ограничений на эти переменные. При проектировании РЭУ эта целевая функция отображает качество работы, стоимость аппаратуры и иные характеристики, зависящие от параметров компонентов, оптимальные значения которых требуется найти в результате решения задачи. Ограничения же формулируются в виде системы соотношений, сужающих допустимую область изменения параметров компонентов при решении задачи оптимизации РЭУ.

По окончании оптимизации можно рассчитать чувствительность схемы, оценить влияние разброса параметров компонентов и получить другие важные характеристики.

Таким образом, при таком процессе проектирования решаются задачи, связанные с расчетом, анализом и оптимизацией схемных решений.

Что касается задачи синтеза, то это весьма сложная задача, ее можно жестко алгоритмизировать только для некоторых частных случаев, например, существует методика классического синтеза пассивных и активных аналоговых и цифровых частотных фильтров, классического синтеза широкополосных согласующих устройств, синтеза цифровых автоматов. В других случаях обычно задача синтеза решается эвристическим путем, основываясь на предыдущем опыте, путем изобретательства.

Подчеркнем, что в процессе конструирования и разработки технологии также может потребоваться коррекция принципиальных схем, структуры системы и даже исходных данных. Поэтому процесс проектирования является не только многоэтапным, но и многократно корректируемым по мере его выполнения, т.е. процесс носит итерационный характер.

Отметим, что автоматизированное проектирование электронных схем с помощью ПЭВМ имеет ряд преимуществ перед традиционным способом проектирования “вручную” с последующей доводкой на физическом макете. Разработчик может использовать возможности ПЭВМ в нескольких областях. Во-первых, с помощью прикладных программ гораздо легче наблюдать эффект варьирования параметров схемы, чем с помощью сугубо экспериментальных исследований. Во-вторых, имеется возможность анализировать критические режимы работы устройства без физического разрушения его компонентов. Втретьих, программы анализа позволяют оценить работу схемы при наихудшем сочетании параметров, что трудно и не всегда возможно осуществить экспериментально. В-четвертых, программы дают возможность провести такие измерения на модели электронной схемы, которые трудно выполнить экспериментально в лаборатории. Особенно это утверждение справедливо для БИС и СБИС.

Электронная схема состоит из пассивных и активных компонентов, соединенных в соответствии с ее функциональным назначением. Способ соединения компонентов в схеме (или ее структура) называется топологией.

В общем случае под математической моделью реального объекта понимается любое математическое описание, отражающее с требуемой точностью поведение этого объекта в заданных (реальных) условиях.

Если объектом является компонент электронной схемы или целая схема, то математической моделью будем называть математическое описание связей между токами и напряжениями, возникающих в компоненте или схеме в статическом и динамическом (переходном) режимах работы.

Математическая модель компонента (ММК) обычно описывает функционирование данного компонента на макроуровне, т.е. отражаются только те свойства и закономерности компонента, которые характеризуют его взаимодействие с другими компонентами устройства. Такие модели оперируют с сосредоточенными параметрами и устанавливают связь между напряжениями на компонентах u(t) и токами i(t), протекающими через них.

ММК называют еще компонентными уравнениями [7]. Различают математические модели идеальных и реальных компонентов. Так, например, для идеальных пассивных компонентов такие уравнения имеют вид:

где R и G – сопротивление и проводимость резистора соответственно, C – ёмкость конденсатора, L – индуктивность катушки.

Математическая модель идеального активного электронного компонента – усилительного прибора представляется схемой замещения с источником тока, управляемым напряжением.

Математические модели реальных компонентов должны учитывать их нелинейные, частотные и шумовые свойства, зависимость параметров от температуры и других факторов.

Таким образом, математическими моделями реальных компонентов могут быть уравнения ВАХ или дифференциальные уравнения переходных процессов в компоненте. Например, ММК реального транзистора соответствует схема замещения, состоящая из линейных и нелинейных сопротивлений, нелинейных ёмкостей и нелинейных управляемых источников.

Программы моделирования, реализуемые в системах автоматизированного схемотехнического проектирования, содержат встроенные библиотеки ММК различных уровней сложности для реальных типовых компонентов.

Математическая модель схемы (ММС) – это обычно системы уравнений, описывающие статический или динамический режим, которые формируются на основе компонентных уравнений и характеризуют совместное функционирование компонентов, зависящее от конкретного способа их соединения – топологии схемы.

Объединение компонентных уравнений в ММС осуществляется с помощью так называемых топологических уравнений, которые составляются на основе законов Кирхгофа:

ik(t) = 0 (первый закон Кирхгофа);

ui(t) = 0 (второй закон Кирхгофа).

Уравнения законов Кирхгофа инвариантны для сигналов, которые представлены функциями времени, изображениями по Лапласу или комплексными амплитудами.

Для формирования ММС аналогового радиоэлектронного устройства используется несколько методов, которые различаются составом независимых переменных и видом исходных топологических уравнений. К их числу относятся: табличный метод, метод узловых потенциалов и метод переменных состояния. Однако наиболее широкое распространение в САПР получил метод узловых потенциалов и его модификации. Метод узловых потенциалов позволяет формировать ММС в виде системы уравнений, которые составляются на основе первого закона Кирхгофа для внутренних узлов схемы.

Для формирования ММС цифровых радиоэлектронных устройств используются алгоритмы физического и логического моделирования. При физическом моделировании отдельные элементы, из которых состоит цифровое устройство (ЦУ), представляются их электрическими макромоделями, состоящими из базовых элементов теории цепей (пленочных резисторов и конденсаторов, диффузионных резисторов и конденсаторов, биполярного или МОП-транзистора, полупроводникового диода и т.д.). На основании системы этих макромоделей формируется полная электрическая модель ЦУ. Физические модели ЦУ позволяют наиболее полно представить работу устройства во времени с учетом реальных задержек срабатывания элементов. Эти модели целесообразно использовать на заключительном этапе проектирования РЭУ из-за больших затрат времени на моделирование, когда необходимо иметь данные об устройстве, которые нельзя получить с помощью более простых моделей.

При логическом моделировании каждый элемент ЦУ представляется упрощенной формальной моделью в виде логического соотношения, полученного с помощью булевой алгебры и описывающего логику его функционирования. При меньшей детализации работы в сравнении с физическими логические модели обладают во много раз большим быстродействием и позволяют решать ряд важных практических задач, в частности, проверять правильность логического функционирования ЦУ и сравнивать характеристики различных вариантов схемных решений.

Отметим, что в дальнейшем основное внимание будет уделено схемотехническому моделированию аналоговых и аналого-цифровых устройств.

А теперь вернемся к обсуждению вопросов, связанных с математическими моделями реальных электронных компонентов, причем договоримся обозначать их также аббревиатурой ММК.

Все параметры этих моделей делятся на два класса: внешние и внутренние.

Каждый из этих классов подразделяется на два подкласса: первичные и вторичные параметры.

Первичные внешние параметры моделей – токи и напряжения.

Вторичные внешние (их иногда называют выходными, или схемными) – параметры, вычисляемые на основе токов и напряжений, как-то: длительности фронтов, импульсов и задержек, рассеиваемые и потребляемые мощности, неравномерности частотных характеристик, характерные значения токов и напряжений в отдельных узлах схемы.

Первичные внутренние параметры – это электрофизические и конструктивнотехнологические параметры; например, размеры отдельных областей компонентов, контактная разность потенциалов, подвижность носителей заряда, характеристики полупроводниковых материалов (ширина запрещенной зоны, температурные коэффициенты и др.) Вторичные внутренние (или электрические) – параметры, которые могут быть определены на основе только электрических измерений на выводах компонента: входные и выходные сопротивления, коэффициенты усиления и т.д.

Следует подчеркнуть, что, исходя из задач конкретного этапа проектирования, математическая модель реального компонента должна отвечать самым различным требованиям. Эти требования в своем большинстве являются противоречивыми, и удачное компромиссное удовлетворение этих требований в одних задачах может оказаться далеким от оптимальности в других. По этой причине для одного и того же компонента или устройства часто приходится иметь не одну, а несколько моделей. В связи с этим классификация моделей РЭУ должна выполняться по множеству признаков, чтобы охватить все возможные случаи.

По названным причинам рассмотрим классификацию ММК (реальных компонентов) более подробно. Обычно их различают по шести признакам:

по характеру отображаемых процессов, по способу представления модели, по характеру зависимостей, используемых для моделирования, по диапазону рабочих сигналов, по диапазону рабочих частот, по количеству параметров модели.

По характеру отображаемых процессов модели делятся на статические (на постоянном токе) и динамические.

По способу представления различают модели аналитические, графические и табличные.

Аналитические модели компонентов представляются обычно в виде уравнений вольтамперных характеристик (ВАХ) или в форме дифференциальных уравнений переходных процессов. Дифференциальные уравнения характеризуют инерционность компонента.

Графические модели могут быть заданы в виде графиков ВАХ, а также в виде схем замещения (или эквивалентных схем). Часто исключение реактивных элементов из динамической схемы замещения превращает ее в статическую. Такие схемы замещения называют сепарабельными. Пример: эквивалентная схема Эберса-Молла для биполярных транзисторов.

Табличные модели задаются в виде цифровых таблиц; им обычно соответствуют графики экспериментальных ВАХ, для которых трудно найти аналитическое выражение.

Практически любую модель (аналитическую, графическую и табличную) можно оформить в виде компьютерной подпрограммы, которая называется цифровой моделью.

По характеру зависимостей, используемых для моделирования, модели делятся на два больших класса: линейные и нелинейные.

По диапазону рабочих сигналов различают модели для малого (малосигнальные) и большого сигналов. Обычно малосигнальные модели – это линейные, поскольку они получаются при рассмотрении малых отклонений токов и напряжений от стационарной рабочей точки. Модели для большого сигнала, как правило, являются нелинейными.


По диапазону рабочих частот различают низкочастотные и высокочастотные модели. В низкочастотных моделях инерционность компонентов на высоких частотах не учитывается. В высокочастотных моделях инерционность учтена либо дифференциальным уравнением, описывающим переходной процесс внутри компонента, либо введением дополнительных внешних ёмкостей.

По количеству параметров в модели компонента выделяют:

- простые, которые характеризуются малым количеством параметров, часть из которых можно непосредственно указать на схеме; например, R4 10k, C10 5nF, хотя полная модель резистора или конденсатора может содержать больший перечень параметров (9…10);

- сложные, которые характеризуются большим количеством параметров. Они заносятся в библиотеку моделей (например, модель биполярного транзистора имеет параметра).

Подчеркнем, что основное требование к модели – адекватность (полное соответствие) реальному объекту. Оно определяет точность проводимых расчетов.

Однако требование к точности модели зависит от типа схемы. Например, одни и те же активные компоненты работают в схемах дифференциального усилителя и в схемах логических транзисторных ключей. Но их модели должны быть различными. Например, разными должны быть модели биполярного транзистора, поскольку в дифференциальном усилителе режим насыщения принципиально не используется, а логический транзисторный ключ использует именно этот режим.

Поэтому целесообразно для одного и того же компонента иметь набор встроенных моделей различной сложности и точности. Например, для биполярного транзистора известны зарядовая модель Гуммеля – Пуна, нелинейная высокочастотная модель Эберса – Молла, линейные модели – Т-образная и гибридная П-образная.

Такой набор нужен не только для отдельных компонентов, но и для типовых функциональных узлов. Например, для операционного усилителя, компаратора, АЦП, ЦАП, триггера, ЗУ и др. Упрощенные модели таких типовых ФУ получили название «макромоделей».

Вначале о требованиях к структуре таких пакетов. Современный пакет прикладных программ должен обеспечить проведение разнообразных расчетов РЭУ широкого назначения.

Анализ нелинейных схем (необязательно чисто аналоговых) включает в себя решение следующих задач:

- расчет режима по постоянному току при отключенных источниках переменного сигнала, - расчет переходных процессов под действием источников переменного периодического сигнала, - отыскание периодических решений при действии периодического сигнала, - отыскание периодических решений автоколебательных систем в отсутствии внешних сигналов, - спектральный анализ периодических решений, - расчет чувствительности, учет статистического разброса параметров, анализ наихудшего случая, - параметрическая оптимизация.

Анализ линейных аналоговых схем включает в себя решение следующих задач:

- расчет комплексного коэффициента усиления (или передаточной функции), входных и выходных сопротивлений (проводимостей), - расчет уровня внутренних шумов, - исследование устойчивости, - построение переходного процесса при гармоническом и произвольном внешнем воздействии, - расчет чувствительности, учет статистического разброса параметров, рассмотрение наихудшего сочетания параметров, - параметрическая оптимизация.

Предусматривается взаимодействие программ анализа линейных и нелинейных схем:

исходная схема описывается как нелинейная, затем рассчитывается режим по постоянному току и в окрестности найденной рабочей точки программно производится линеаризация характеристик, после этого проводится анализ линейного режима.

Аналого-цифровые (АЦП, ЦАП, компараторы, таймеры) и чисто цифровые устройства (включая цифровые устройства на ПЛИС) моделируются в режиме расчета переходных процессов, т.е. во временной области. Однако другие режимы также доступны.

Например, в режиме Dynamic DC (анализ по постоянному току) временные задержки сигналов в цифровых устройствах игнорируются и рассчитываются только выходные логические уровни (логическая “1” и логический “0”) в стационарном режиме.

Кроме того в режиме AC (расчет частотных характеристик: АЧХ и ФЧХ) цифровые компоненты не участвуют в анализе малосигнальных частотных характеристик. Но для аналоговых частей АЦ- и ЦА- интерфейсов составляются линеаризованные схемы замещения их входных и выходных комплексных сопротивлений.

Литература 1, 1. Алгоритмы предварительной обработки информации: фильтры симметричных составляющих, фильтра аварийных составляющих, алгоритм Фурье.

2. Алгоритмы измерительных органов микропроцессорных защит: реле тока, реле сопротивления, реле направления мощности.

3. Алгоритмы дистанционной и токовой защиты.

4. Конфигурирование терминалов релейной защиты и автоматики.

5. Микропроцессорная система релейной защиты ВЛ.

6. Микропроцессорная система релейной защиты трансформатора.

7. Микропроцессорная система релейной защиты генератора и блока генератортрансформатор.

8. Сервисное программное обеспечение терминала РЗ и А, анализ аварийных процессов по осциллограммам и журналам событий.

Литература 1,2,3.

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Перечень основной и дополнительной литературы 3.1.1. Основная литература:

1. Лачин В. И. Электроника: учеб. пособие. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 703 с.

2. Безуглов Д. А. Цифровые устройства и микропроцессоры. – Ростов н/Д: Феникс, 2008. – 468 с.

3. Щука А. А. Электроника. – СПб.: БХВ-Петербург, 2008. – 752 с.

4. Лехин С. Н. Схемотехника ЭВМ. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 672 с.

5. Корис Р. Справочник инженера-схемотехника. – М.: Техносфера, 2008. – 723 с.

6. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Схемотехника аналоговых аналогово-цифровых электронных устройств» для студентов направления 210100. «Электроника и микроэлектроника» / сост. В.И. Воловач, А.А. Гуляева. – Тольятти: Изд-во ПВГУС, 2010. – 372 с.

3.1.2. Дополнительная литература:

7. Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия, 2-е изд. – СПб.: Питер, 2001.

8. Датчики измерительных систем. В 2 кн.; кн. 1 / Ж. Аш и др.: пер. с франц. – М.: Мир, 1992.

9. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. 2-е изд. – М.:

НОЛИДЖ, 2000.

10. Лазарев В.Г. Интеллектуальные цифровые сети. Справочник. – М.: Финансы и статистика, 1996.

11. Макаров В.В., Лохин В.М., Петрыкин А.А. Дискретные системы автоматического управления теплотехническими объектами. – М.: Наука; Физматлит, 1998.

12. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы.

Методы проектирования. – М.: Мир, 2001.

13. Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУТП: учеб.

пособие для вузов. – М.: Высш. школа, 1989.

14. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.

15. Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: пер. с англ. 6-е изд. перераб. – М.:

Мир, 2001.

16. Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств. – М.: Высш.

школа, 1988.

17. Программно-информационные комплексы автоматизированных производственных систем: учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. школа, 1990.

18. Смит Дж. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами: пер. с англ. – М.:

Мир, 2000.

19. Клочков Г.Л. Цифровые устрйоства и микропроцессоры: Учебник. – Воронеж:

ВИРЭ, 2005. – 320 с.

20. Павлов В.А. Периферийные устройства ЭВМ. Часть 1. Учебно-методические материалы. – СГФТИ, Саров, 2001. – 232 с.

21. Алексеенко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения.

Справочник. – М.: Радио и связь, 1987. – 296 с.

22. Лебедева В.В. Экспериментальная оптика. – 4 -е изд. – М.: Физический факультет МГУ им. М.В. Ломонсова, 2005. – 282 с.

23. В.А. Ильинков. Обработка информации в телевизионных системах. Конспект лекций для студентов специальности «Радиоинформатика». – Мн.: Изд-во БГУИР, 2008. – 294 с.

24. Вычислительная оптика: Справочник. Под общ. ред. М.М. Русинова. – Л.:

Машиностроение. Ленигр. отд-ние, 1984. – 423 с.

25. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. – М.: Горячаялиния-Телеком, 2009. – 608 с.

26. Травин, Г.А. Основы схемотехники устройств радиосвязи, радиовещания и телевидения: Учеб. пособие / Г.А. Травин. – М.: Высш. шк., 2007. – 606 с.

27. Павлов, В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов / В.Н. Павлов, В.Н. Ногин. – 3-е изд. – М.: Горячая линия–Телеком, 2005. – 320 с.

28. Опадчий, Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника: Полн. курс: Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров. Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Горячая линия– Телеком, 2002. – 768 с.

Основными формами обучения аспирантов являются аудиторные занятия, включающие:

– практические занятия, – самостоятельная работа аспиранта.

Тематика лекций соответствует программе-минимум кандидатского экзамена по специальности.

Практические занятия состоят из следующих этапов:

– подготовка к обсуждению вопросов теории по планам семинарских занятий в режиме свободной дискуссии;

– обсуждение наиболее значимых проблем из курса, диспут по наиболее актуальным темам курса;

– подведение итогов занятий.

Для более успешного освоения дисциплины необходимо использование инновационных методов обучения, наукоемких средств обучения, включающих виртуальные доски, обращение в режиме on-line к иллюстративным материалам и мультимедиа, как собственной разработки, так и лицензированных и находящихся в свободном доступе.

Самостоятельная работа аспирантов проводится внеаудиторное время и включает работу с литературой, подготовку материалов для обсуждений в рамках аудиторной работы.

Формы контроля самостоятельной работы: степень активности в дискуссиях;

консультирование и контроль выполнения реферативной работы аспирантов по индивидуальной теме, которая относится к наиболее важной, творческой и инновационной составляющей самостоятельной работы.

Для успешного освоения дисциплины аспиранты обеспечиваются учебно-методическими материалами по предмету По окончании изучения дисциплины проводится итоговый контроль – зачет.

3.3. Методические указания аспирантам по изучению дисциплины При изучении дисциплины «Технические средства приема, преобразования и передачи измерительной и управляющей информации» аспиранты должны знать: устройства приема информации оптического излучения (инфракрасного, видимого, ультрафиолетового диапазонов; многоэлементные фотоприемники, матрицы на приборах с зарядовой связью, вакуумные и газонаполненные фотоэлементы; устройства ввода и вывода дискретных и число-импульсных сигналов; устройства гальванической развязки; аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, принципы построения, основные характеристики и параметры; усилители: импульсные, широкополосные, операционные, резонансные, полосовые, селективные; усилители постоянных сигналов; устройства связи с объектом управления (УСО), основные типы УСО, принципы организации; интерфейсы систем управления, классификация, основные характеристики интерфейсов; системные (внутримашинные) интерфейсы; интерфейсы персональных компьютеров; приборные интерфейсы; интерфейсы устройств ввода-вывода; последовательные интерфейсы;

параллельные интерфейсы.

Изучение дисциплины требует присутствия и активной работы в ходе аудиторных занятий, а также при выполнении самостоятельной работы аспирантов.

Аудиторная работа во время проведения практических занятий включает:

– дополнительное самостоятельное изучение разделов тем;

– работа на практических занятиях: выступление с докладами и др.;

– защита рефератов.

Внеаудиторная самостоятельная работа включает:

– изучение отдельных вопросов дисциплины;

– подготовку сообщений, конспектов лекций по самостоятельно изучаемым вопросам, а также докладов на научные конференции.

3.4. Материально-техническое обеспечение дисциплины Средства обучения включают в себя учебную литературу (рекомендованные учебники, учебные и учебно-методические пособия, справочную литературу, наглядные пособия в виде плакатов и различных компьютерных файлов), лабораторное оборудование и измерительные приборы.

При изучении дисциплины рекомендуется широкое использование информационных технологий, связанное с подготовкой аспиранта к практическим занятиям, при самостоятельном изучении отдельных вопросов дисциплины.

Широко применяются технические и электронные средства обучения и контроля знаний аспирантов. Практические занятия проводятся с использованием современных измерительных приборов и оборудования в лабораториях, оснащенных компьютерной техникой и оргтехникой. Для итогового контроля знаний по дисциплине используется тестирование в среде AST-тест.

3.5. Программное обеспечение использования современных информационнокоммуникативных технологий При изучении дисциплины современные компьютерные средства и технологии используются при проведении лекционных занятий для презентации учебных материалов, при выполнении аспирантами практических работ, при подготовке аспирантов к практическим занятиям, а также к итоговой форме контроля – зачету по дисциплине – для изучения учебных материалов. Нашло применение следующее программное обеспечение:

1. Операционная система Microsoft Windows.

2. Пакет Microsoft Office (MS Word, MS Excel, MS PowerPoint).

3. Браузер Internet Explorer.

4. Инженерный калькулятор MS Windows.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

по дисциплине ОД.А.06 «Технические средства обработки, хранения информации и выработки управляющих воздействий»

для аспирантов специальности 05.13.05 «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления»

Подписано в печать с электронного оригинал-макета 21.12.2012.

Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 5,75.

Издательско-полиграфический центр Поволжского государственного университета сервиса.

вы можете найти на сайте университета www.tolgas.ru в разделе специальности учебно-методическое обеспечение дисциплин.



Pages:     | 1 | 2 ||
 


Похожие работы:

«152 Евсеенко Александр Васильевич Унтура Галина Афанасьевна доктор экономических наук, доктор экономических наук, профессор,ведущий научный Институт экономики и организации сотрудник Института экономи- промышленного производства ки и организации промышленного СО РАН. производства СО РАН. untura@ieie.nsc.ru evseenko@ieie.nsc.ru ИННОВАЦИОННАЯ ЭКОНОМИКА СИБИРИ1 Формирование инновационного сектора экономики Сибири Инновационный сектор экономики формируется в результате функционирования...»

«Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права Цыбульская М.В. Яхонтова E.C. Конфликтология Москва 2003 УДК 301.162 ББК 66.3(0,6)15 Я 908 Цыбульская М.В., Яхонтова E.C. Конфликтология / Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права. – М., 2003. – 100 с. Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области антикризисного управления в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный университет путей сообщения Институт управления, автоматики и телекоммуникаций полное наименование института/факультета УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой Чехонин К.А. подпись, Ф.И.О. 20_г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Информатика полное наименование дисциплины для направления подготовки (специальности) 230400 Информационные системы и технологии код и наименование...»

«Международный консорциум Электронный университет Московский государственный университет экономики, статистики и информатики Евразийский открытый институт Н.М. Чепурнова Муниципальное право Российской Федерации Учебно-практическое пособие Москва 2007 1 Муниципальное право Российской Федерации УДК 342.9 ББК 67.401 Ч 446 Автор Чепурнова Наталья Михайловна, доктор юридических наук, профессор Чепурнова Н.М. Ч 446 МУНИЦИПАЛЬНОЕ ПРАВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ: Учебнопрактическое пособие/Евразийский...»

«В.Н. Владимиров От исторического картографирования к исторической геоинформатике 1. Историческая информатика: смена парадигмы В настоящее время создается новая информационная среда разви тия исторической наук и. Это относится как к возможностям доступа к историческим источникам, так и к появлению новых способов из влечения из источников исторической информации. Изменяются как представления о задачах, тематике, возможностях исторических ис следований, так и методика и техника самого...»

«СЕТЬ АСПИРАНТУР “БИОТЕХНОЛОГИИ В НЕЙРОНАУКАХ” (БИОН) НАЦИОНАЛЬНАЯ СЕТЬ АСПИРАНТУР ПО БИОТЕХНОЛОГИЯМ В НЕЙРОНАУКАХ (БИОН) Национальная Сеть Аспирантур по Био- ной системы, заменяя работу не только технологиям в Нейронауках (БиоН) – это моторных, но и сенсорных систем, через программа последипломного обучения в создание слуховых и зрительных протезов. области нейробиологии, объединяющая ведущие научно-образовательные центры Мозг–компьютер-интерфейсы (МКИ) поРоссийской Федерации с целью создания...»

«Harold Abelson Gerald Jay Sussman and Julie Sussman with Structure and Interpretation of Computer Programs The MIT Press Cambridge, Massatchusetts London, England The McGraw-Hill Companies, Inc. New York St.Louis San Francisco Montreal Toronto Харольд Абельсон Джеральд Джей Сассман Джули Сассман при участии Структура и интерпретация компьютерных программ Добросвет, 2006 3 Эта книга посвящается, с уважением и любовью, духу, который живет внутри компьютера. “Мне кажется, чрезвычайно важно, чтобы...»

«The Hidden Language of Computer Hardware and Software Charles Petzold тайный язык информатики Чарльз Петцольд Москва 2001 г. УДК 004 ББК 32.973.26–018 П33 Петцольд Ч. П33 Код. — М.: Издательско-торговый дом Русская Редакция, 2001. — 512 с.: ил. ISBN 978-5–7502–0159–4 Эта книга — азбука компьютерных технологий. Шаг за шагом автор знакомит читателя с сущностью кодирования информации, рассказывает об истории возникновения компьютеров, на практических примерах помогает освоить основные концепции...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ФГБОУ ВПО ВГТУ, ВГТУ) УТВЕРЖДАЮ Ректор ВГТУ _ В.Р. Петренко _ _ 20г.. Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки 220400 Управление в технических системах код, наименование направления подготовки (специальности) Квалификация выпускника: бакалавр бакалавр, магистр, специалист Профиль:...»

«Список книг для чтения (1 – 10 классы) 1 класс Литературное чтение Н. Носов Фантазеры. Живая шляпа. Дружок. И другие рассказы. В. Драгунский Он живой и светится. В. Бианки, Н. Сладков Рассказы о животных. Г.Х. Андерсен Принцесса на горошине. Стойкий оловянный солдатик. П. Бажов Серебряное копытце. В. Катаев Дудочка и кувшинчик. Цветик-семицветик. Русский язык И.Р. Калмыкова 50 игр с буквами и словами. В.В. Волина Занимательное азбуковедение. Н. Павлова Читаем после Азбуки с крупными буквами....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет Кафедра системного программирования 004.4(07) Р159 Г.И. Радченко, Е.А. Захаров ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ Конспект лекций Челябинск Издательский центр ЮУрГУ 2013 УДК 004.4(075.8) Р159 Одобрено учебно-методической комиссией факультета вычислительной математики и информатики. Конспект лекций подготовлен в соответствии с ФГОС ВПО 3-го поколения по образовательным направлениям 010300.62...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра общей математики и информатики УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ МАТЕМАТИКА Основной образовательной программы по направлению подготовки 080500.62 – Менеджмент 2012 г. УМКД разработан старшим преподавателем кафедры ОМиИ Гришкиной Татьяной Евгеньевной Рассмотрен на заседании кафедры ОМиИ...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ DIES ACADEMICUS 2010/2011 ИТОГИ Москва 2011 ББК 74.58 И93 © Российский государственный гуманитарный университет, 2011 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие Общие сведения Учебно-методическая работа Повышение квалификации и профессиональная переподготовка специалистов Довузовское образование в РГГУ...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Кемеровский государственный университет в г. Анжеро-Судженске 1 марта 2013 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по дисциплине Безопасность жизнедеятельности (ЕН.Р.1) для специальности 080801.65 Прикладная информатика в экономике факультет информатики, экономики и математики курс: 1 семестр: 1 зачет: 1 семестр лекции: 18 часов практические...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра математического анализа и моделирования УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ Основной образовательной программы по направлению подготовки 010400.62 – Прикладная математика и информатика Благовещенск 2012 г. УМКД разработан канд. физ.-мат. наук, доцентом Масловской Анной...»

«Аннотация специальности 031201 Теория и методика преподавания иностранных языков и культур Квалификация выпускника: специалист (лингвист, преподаватель двух иностранных языков) Введена в действие в 2000 г., приказ Минобразования РФ № 686. Нормативный срок освоения программы – 5 лет. Программа включает дисциплины федерального компонента, регионального компонента, дисциплин по выбору студента и факультативных дисциплин. Программа предусматривает итоговую государственную аттестацию на основе...»

«АБРАМОВ Игорь Иванович (род. 11 августа 1954 г.) — доктор физико-математических наук, профессор кафедры микро- и наноэлектроники Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (БГУИР), заведующий научно-исследовательской лабораторией Физика приборов микро- и наноэлектроники БГУИР. В 1976 г. окончил физический факультет Белорусского государственного университета по специальности Радиофизика и электроника, в 1982 году защитил кандидатскую, в 1993 — докторскую...»

«Министерство по образованию и науке Российской Федерации Владивостокский государственный университет экономики и сервиса _ А.А. СТЕПАНОВА Т.Ю. ПЛЕШКОВА Е.Г. ГУСЕВ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА И ТЕОРИЯ АЛГОРИТМОВ Практикум Владивосток Издательство ВГУЭС 2010 ББК 22.12 С 79 Рецензенты: Г.К. Пак, канд. физ.-мат наук, проф. каф. алгебры и логики (ДВГУ); А.А. Ушаков, канд. физ.-мат. наук, доцент каф. математического моделирования и информатики (ДВГТУ) Степанова, А.А., Плешкова, Т.Ю., Гусев, Е.Г. С 79...»

«О.В.Иванов СТАТИСТИКА учебный курс для социологов и менеджеров Часть 2 Доверительные интервалы Проверка гипотез Методы и их применение Москва 2005 Иванов О.В. Статистика / Учебный курс для социологов и менеджеров. Часть 2. Доверительные интервалы. Проверка гипотез. Методы и их применение. – М. 2005. – 220 с. Учебный курс подготовлен для преподавания студентамсоциологам и менеджерам в составе цикла математических дисциплин. Соответствует Государственному образовательному стандарту высшего...»

«Управление образования Администрации города Нижний Тагил Муниципальное бюджетное учреждение Информационно-методический центр Состояние системы образования города Нижний Тагил по итогам 2012-2013 учебного года Нижний Тагил 2013 УДК 37 (470.54) ББК 74.04 (2-2 Н.Тагил) СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА НИЖНИЙ ТАГИЛ ПО ИТОГАМ 2012-2013 УЧЕБНОГО ГОДА//Сборник аналитических материалов / отв.редактор Удинцева Т.А.- Нижний Тагил: ООО Тагил-Принт, 2013.– 155 с. Редакционная коллегия: Юрлов И.Е.-...»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.