На этапе конструкторского проектирования радиотехнического устройства (радиоэлектронного устройства) функционально-логическая или принципиальная электрическая схема преобразуется в совокупность конструктивных узлов, которые представляют собой физическую реализацию схемы. При этом необходимо рассматривать размеры ИС, транзисторов, резисторов, конденсаторов и других радиокомпонентов, размеры проводников и расстояния между ними, размеры сменных блоков, число разъемов контакта на сменных блоках, вид монтажа для проведения соединений. Кроме того, следует обеспечить заданные требования к надежности работы устройства в конкретных физических и климатических условиях, возможность ремонта, приемлемую стоимость изготовления и обслуживания, а также заданные габариты и весовые показатели.
Среди алгоритмов конструкторского проектирования выделяются два основных класса: конструктивные и итерационные.
Конструктивные алгоритмы формируют проектное решение за ряд последовательных шагов: выбирается один элемент схемы рассматриваемого уровня, к нему по определенным правилам присоединяется второй, к полученному комплексу элементов – третий и т.д. Алгоритмы, использующие подобную методологию, называются последовательными; те алгоритмы, в которых формируется несколько групп элементов конструкторского проектирования в пределах одного шага, называются параллельными. Разработаны также комбинированные последовательно-параллельные конструктивные алгоритмы.
Итерационные алгоритмы, в отличие от конструктивных, требуют задания начального приближенного решения задачи конструкторского проектирования, которое затем улучшается. Начальное решение задается конструктором-проектировщиком или получается на ЭВМ как результат работы конструктивного алгоритма. Примером итерационного алгоритма является процедура парных перестановок, состоящая в том, что делается попытка попарно поменять местами все элементы конструкции с целью улучшения проектного решения на основании максимизации или минимизации заданной функции критерия качества. Существует аналогичная процедура групповых перестановок, в которой производится обмен группами элементов. Основанные на этой процедуре алгоритмы являются параллельно-итерационными.
|
|
Задача конструкторского проектирования имеет по своему существу комбинаторный характер. Радиоэлектронное устройство при детализации его до уровня радиокомпонент имеет число элементов N = 102...107. Поэтому решение комбинаторных задач оптимального проектирования методами, использующими прямой перебор N! вариантов, практически неприемлемо.
С целью сокращения временных затрат, которые в реальных задачах конструкторского проектирования очень велики, используются различные способы сокращения перебора вариантов. Вследствие этого в автоматизированном конструкторском проектировании наибольшее распространение получили эвристические алгоритмы, предназначенные для специализированных методов, учитывающих, как правило, особенности технологии изготовления схем. В эвристических алгоритмах также используются конструктивные и итерационные процедуры.
Очевидно, что само выделение трех этапов конструкторского проектирования – компоновки, размещения и трассировки, направлено на снижение размерности общей задачи. Декомпозиция задачи производится таким образом, что сначала осуществляется компоновка путем оптимальной группировки функциональных узлов, затем размещение компонентов сформированных узлов в их монтажном пространстве с учетом критериев, отражающих оптимальность последующего этапа – трассировка межсоединений. Последняя задача конструкторского проектирования – трассировка, является практически наиболее важной, но до настоящего времени она не имеет полностью автоматического решения. После работы программ автоматической трассировки остается порядка 5...10% неразведенных соединений, которые затем дорабатываются конструкторами.
|
|
Вопросы для самостоятельной работы
1. В чём заключается задача анализа?
2. Алгоритмы вычисления статических выходных параметров.
3. Как рассчитываются динамические параметры при решении задачи анализа?
4. На чём базируется анализ выходных параметров, характеризующих переходные процессы?
5. Перечислить алгоритмы конструкторского проектирования.
6. В чём заключается декомпозиция задачи конструкторского проектирования?