Воронежский институт МВД России
Кафедра вневедомственной охраны
Утверждаю
Начальник кафедры
вневедомственной охраны
кандидат технических наук
полковник полиции
С.А. Гречаный
«____» _________________2016 г.
Тезисы лекции
По дисциплине «Основы компьютерного проектирования и моделирования радиотехнических систем»
Тема № 6 «Моделирование радиотехнических систем на структурно функциональном уровне»
Подготовил:
старший преподаватель кафедры
кандидат технических наук
майор полиции
А.В. Сидоров
Обсуждено и одобрено на заседании
методической секции кафедры вневедомственной охраны
«___» ______ 2016 г., протокол № __
Обсуждено и одобрено на заседании кафедры вневедомственной охраны
«___» ______ 2016 г., протокол № __
Учебные и воспитательные цели:
1. Образовательные: подготовка обучаемых к проектно-конструкторской и научно-исследовательской видам деятельности посредством формирования знаний и умений, компетенций в области компьютерного проектирования и моделирования радиотехнических систем с применением пакетов прикладных программ; раскрыть технологию моделирования радиотехнических систем на структурно-функциональном уровне, алгоритм построения структурно-функциональной модели, привести последовательностью действий для построения математической модели, задачи схемотехнического проектирования, раскрыть сущность формализации технических требований к проектируемому радиотехническому средству; стимулировать активную познавательную деятельность курсантов.
Развивающие: актуализироватьопорныезнания обучаемых по дисциплине, а также межпредметные связи; для развития и активации у курсантов самостоятельного мышления, логических способностей и профессиональной лексически и терминологически грамотной речи, в процессе проведения занятия создавать проблемные ситуации с включением элементов дискуссии;
Воспитательные и личностноформирующие: формирование правовой культуры и кругозора; стимулирование активной познавательной деятельности и мотивации, способствование выработке у курсантов убежденности в важности освоения рассматриваемых вопросов для будущей практической деятельности.
Материально-техническое обеспечение:
1. Интерактивная доска.
2. Проектор.
3. Компьютер в комплекте с монитором, клавиатурой и оптическим манипулятором.
4. Комплект звуковоспроизводящей аппаратуры.
5. Программное обеспечение SmartBoard.
ПЛАН ЛЕКЦИИ
Учебныевопросы | Время, мин |
Вступительная часть 1. Технология моделирования радиотехнических систем на структурно-функциональном уровне. 2. Построение математических моделей радиотехнических систем. 3. Формализация технических требований к проектируемому радиотехническому средству. Заключительная часть |
Литература
Основная:
1. Головков А. А. Компьютерное моделирование и проектирование радиоэлектронных средств: учебник для вузов /А. А. Головков, И. Ю. Пивоваров, И. Р. Кузнецов. – СПб.: Питер, 2015. – 208 с.
2. Антипенский Р. В. Схемотехническое проектирование и моделирование радиоэлектронных устройств / Р. В. Антипенский, А. Г. Фадин. – Москва: Техносфера, 2007. – 127 с.
3. Шестеркин А. Н. Система моделирования и исследования радиоэлектронных устройств Multisim 10 / А. Н. Шестеркин. – Москва: ДМК Пресс, 2012. – 360 с.
4. Амелина М. А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. Версии 9,10 / М. А. Амелина, С. А. Амелин. – Смоленск: Смоленский филиал НИУ МЭИ, 2013. – 618 с.
5. Амелина М. А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8 / М. А. Амелина, С. А. Амелин. – Москва: Горячая линия – Телеком, 2007. – 464 с.
6. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. Инструментальные средства и моделирование элементов практических схем / В. И. Карлащук, С. В. Карлащук. – Москва: Солон-пресс, 2008. – 144 с.
Дополнительная:
1. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств: учебное пособие для вузов / О. В. Алексеев, А. А. Головков, И. Ю. Пивоваров и др.; Под ред. О. В. Алексеева. – Рекоменд. МО РФ. – Москва: Высшая школа, 2000. – 479 с.
2. Уваров А. С. P-CAD. Проектирование и конструирование электронных устройств / А. С. Уваров. – Москва: Горячая линия-Телеком, 2004. – 760 с.
3. Романычева Э. Т. Инженерная и компьютерная графика: учебник для вузов с дистанционным обучением: Доп. М-вом образования РФ / Э. Т. Романычева, Т. Ю. Соколова, Г. Ф. Шандурина. – 2-е изд., перераб. – Москва: ДМК, 2001. – 586 с.
4. Кардашев Г. А. Цифровая электроника на персональном компьютере /
Г. А. Кардашев. – Москва: Горячая линия - Телеком, 2003. – 311 с.
5. Петраков О. М. Создание аналоговых PSPICE - моделей радиоэлементов / О. М. Петраков. – Москва: РадиоСофт, 2004. – 205 с.
6. Сиденко Л. А. Компьютерная графика и геометрическое моделирование. Учебное пособие / Л. А. Сиденко. – СПб: Питер, 2009. – 219 с.
Электронные ресурсы:
1. URL: https://russia.ni.com/multisim//
2. URL: https://www.spectrum-soft.com//
3. URL: https://www.orcad.com//
1.
Технология моделирования радиотехнических систем на структурно-функциональном уровне
Моделирование радиотехнического средства (РТС) на функционально-структурном уровне сводится к построению двух типов моделей проектируемой системы (устройства):
1) структурно-функциональной модели, определяющей состав компонент и логику их соединений;
2) математической модели, описывающей количественные свойства проектируемого устройства.
Основой для построения структурно-функциональной модели проектируемого РТС является структура схемы, определяющая способ соединения входящих в нее компонентов. Каждая компонента этой структуры (активная или пассивная) представляется в виде схемы замещения, которая является эквивалентной компоненте в смысле одинаковости рассматриваемых физических свойств. Замена компонент их схемами замещения, а также включение в принципиальную схему дополнительных компонент (паразитных емкостей и индуктивностей выводов, сопротивлений и т.д.) позволяет изменять структурно-функциональную модель в зависимости от требований, предъявляемых к РТС.
Таким образом, алгоритм построения структурно-функциональной модели проектируемого устройства на основе концептуальной модели можно охарактеризовать следующей последовательностью действий:
1) выбирается структура схемы;
2) компоненты схемы представляются в виде двухполюсных и многополюсных компонент;
3) компоненты заменяются схемами замещения;
4) выбирается вид зависимостей электрических свойств компонент от характеризующих их параметров аr;
5) уточняется структура проектируемого РТС с учетом физических свойств конкретной схемы и технологии ее изготовления.
Структурно-функциональная модель позволяет получить микроописание электронной схемы за счет формирования системы уравнений состояния. Эти уравнения дают возможность учитывать физическую структуру компонент электронной схемы. Однако в процессе схемотехнического моделирования часто приходится исследовать не все свойства электрической схемы, а только те, которые влияют на технико-экономические показатели изделия. Поэтому при построении математической модели от микроописания физической системы переходят к ее макромодели, представляющей собой «черный ящик», по численным значениям параметров х на входе которого можно получить численные значения параметров φ(х) на выходе.