Розв"язання задач автоматизованого параметричного синтезу електронних схем - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукРозвязання задач автоматизованого параметричного синтезу електронних схем. Дисертаційна робота присвячена розробці методів агрегування та адаптації математичних моделей під час розвязання задач параметричного синтезу електронних схем у САПР. Розроблено методи, які дозволяють отримати економічні агреговані математичні моделі для розвязання задач параметричного синтезу електронних схем, а також аналізу статичних і динамічних режимів нелінійних електронних схем і схем, що лінеаризовані, в частотній області. Розроблено методи оцінки адекватності агрегованих моделей у процесі формування та методи адаптації їх щодо проектних процедур аналізу та параметричного синтезу.Цей підхід щодо моделювання використовує як вихідну систему рівнянь, яка побудована на рівні обєднання компонентних рівнянь елементів схеми і зводиться до зниження розмірності системи в межах допустимої похибки. Питанням агрегування моделей присвячено ряд публікацій, але для електронних схем з нелінійними динамічними властивостями у широких діапазонах вхідних сигналів така задача досі не розвязана. Адаптація набуває більш глибокого та багаторівневого характеру, в адаптаційний процес залучаються і моделі, і методи, і алгоритми. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до плану науково-дослідних робіт Харківського національного університету радіоелектроніки: у рамках госпдоговірної НДР № 8943 "Алгоритми та програми проектування друкованих плат підвищеної складності" (№ ДР 01890081034), де здобувачем запропоновано метод адаптивного макромоделювання; за темою № 06.04.01/019-92 "Інтегрована компютерна технологія проектування мікроелектронних пристроїв" Державного комітету України з питань науки і технологій, де здобувачем розроблено формалізовані методи отримання адаптивних макромоделей; за програмою держбюджетних НДР Харківського національного університету радіоелектроніки "Системи автоматизації проектування електронних апаратів" (№ ДР 0101U001762), у межах якої здобувачем розроблено методи агрегування математичних моделей аналогових частин аналого-цифрових схем, призначених для вирішення завдань аналізу та оптимізації параметрів електронних схем, що дозволило підвищити ефективність процедур автоматизованого аналізу та параметричного синтезу, якість електронних пристроїв, що проектувалися, а також зменшити строки нових розробок; у рамках держбюджетної теми № 215 "Дослідження теоретичних та технічних принципів оцінки стану людини, профілактики, лікування та реабілітації" (ДР № 0107U001541), у межах якої здобувачем отримано нові методи побудови та ефективні схемотехнічні рішення пристроїв біомедичної техніки. Для вирішення поставлених завдань використано такі методи: методи матричної алгебри, теорії графів, теорії множин, теорії чутливості, математичного аналізу, теоретичної електротехніки і теорії нелінійних електронних схем, які дозволили отримати ієрархічний ряд агрегованих моделей вихідної математичної моделі схеми в базисі вузлових потенціалів; методи структурної та параметричної адаптації для розвязання задач адаптації агрегованих моделей щодо проектних операцій; інтервальні методи, що дали можливість контролювати адекватність агрегованих моделей у процесі їх формування; методи обчислювальної математики та обчислювального експерименту, які підтвердили достовірність отриманих теоретичних результатів.Доведено необхідність застосування спрощених моделей компонентів, функціональних вузлів і схем для підвищення ефективності розвязання задач аналізу та параметричного синтезу електронних схем. Якщо еквівалентна схема деякого електронного пристрою містить елементи, компонентні рівняння яких описуються залежностями (2) та (3), то її ММ, безперервна по відношенню до зміни параметрів елементів схеми, може бути подана у вигляді системи рівнянь (1) єдиним способом, якщо топологія схеми така, що елементи з характеристиками (2) не утворюють між собою контурів. Уведено ряд квазіеквівалентних перетворень моделі, які дозволяють знизити розмірність системи рівнянь (1), серед них: перехід від пасивної моделі до активної (внесення джерела напруги в середину схеми); коротке замикання елемента або розрив його гілки; лінеаризація нелінійного елемента та ін. Для того, щоб певний k-й нелінійний елемент схеми, математична модель якої може бути подана у вигляді системи рівнянь (5), можна було лінеаризувати, необхідно та достатньо виконання умови: всі елементи-го рядка матриці моделі, яку отримано із (5) шляхом внесення всіх джерел напруг живлення в середину схеми, за винятком діагонального, - нульові. Похибка такої моделі не перевищує величину , яка залежить від величини і властивостей субматриць моделі (6).Запропоновано узагальнений підхід до агрегування ММ аналогових частин аналого-цифрових ЕС, який дозволяє формалізувати всі етапи процесу формування рівнянь моделі за вихідною ММ у базисі вузлових потенціал

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ