CC BY
24
таризации, обеспечивающих унификацию системы инвентаризации, временную систематизацию сведений об атрибутах, а также их расширенную селекцию.
Статья подготовлена в рамках реализации проекта «Разработка методов и средств создания вы-
соконадежных компонентов и систем бортовой радиоэлектронной аппаратуры ракетно-космической и транспортной техники нового поколения» (Соглашение № 15-19-10037 от 20 мая 2015 г.) при финансовой поддержке Российского научного фонда.
ЛИТЕРАТУРА
1. Succeeding at SaaS: Computing in the Cloud, Amy Wohl, 2008, 124 p.
2. http://findaccountingsoftware.com/guide/other/software-as-a-service/
3. Кузнецов С.Д., информационно-аналитические материалы Центра Информационных Технологий. Проектирование и разработка корпоративных информационных систем http://wwwxitfomm.ru/cfin/prcorpsys/.
4. Тактаров, Р.Н. Инвентаризация сетевого оборудования в процессах эксплуатации телекоммуникационной компании / Р.Н. Тактаров //Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2014,
- т. 2. - С. 205-207.
5. Тактаров, Р.Н. Структура базы данных системы инвентаризации сетевого оборудования / Р.Н.Так-таров, Н.К.Юрков // Современные информационные технологии. - 2015. - № 22. - С. 21-23.
6. Тактаров, Р.Н. Показатель эффективности системы инвентаризации сетевого оборудования / Р.Н.Тактаров, Н.К.Юрков // Современные информационные технологии. - 2015. - № 22. - С. 23-25.
УДК 621.314(075.8) Волков С.В., Чапаев В.С.
ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ОНЛАЙН-ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ В СРЕДЕ WEBENCH DESIGNER CENTER
В статье рассматриваются вопросы проектирования различных электронных устройств в среде WEBENCH® Design Center компании Texas Instruments. Эта среда представляет собой интерактивный программный калькулятор для расчета электронных узлов с возможностью одновременного сравнения производительности нескольких устройств с различными требованиями к схемам. Центр проектирования WEBENCH позволяет получить быстрый доступ к последним имитационным моделям, параметрическим данным и информации о корпусе для систем питания, освещения и измерительных устройств.
Ключевые слова:
проектирование, преобразователи, источники питания.
Динамично развивающийся рынок современной электроники требует от разработчиков оперативного анализа существующих схемотехнических решений и реализации оптимального с той или иной точки зрения проекта разработки [3]. В этой связи компания Texas Instruments предлагает два способа упрощения процесса проектирования [1]. Во-первых, для создания собственных схем разработчики могут воспользоваться мощной онлайн-сре-дой проектирования WEBENCH® Design Center (http://www.ti.com/lsds/ti/analog/webench/overv iew.page). Во-вторых, компания предоставляет готовые типовые схемы, отладочные комплекты, готовые решения, объединенные в библиотеки PowerLab™ Reference Design Library и TI Precision Designs. Система онлайн проектирования WEBENCH® и библиотека типовых проектов TI Designs являются бесплатными и не требуют лицензирования. Единственное ограничение - необходимо зарегистрироваться в системе myTI на сайте компании. Среда проектирования WEBENCH® Design Center максимально упрощает работу разработчику при создании, оптимизации и отладке электронных узлов и блоков. Разработчикам предоставляется программный комплекс, состоящий из ряда утилит [2]:
Power Designer - проектирование одноканальных источников питания (ИП);
Power Architect - проектирование сложных систем питания;
System Power Architect - проектирование гальванически развязанных ИП с возможностью горячего подключения/отключения;
Processor Power Architect - проектирования ИП под конкретный микропроцессор;
FPGA Power Architect - проектирования ИП под конкретную ПЛИС FPGA;
PMU Power Architect - проектирование управляемого ИП с использованием PMU (Power Management Unit);
Automotive Design Tools - проектирование ИП автомобильной электроники с использованием сертифицированных микросхем (Automotive-grade).
LED Designer - проектирование одноканальных ИП светодиодов;
LED Architect - проектирование сложных систем питания светодиодов с уровнем светового потока до 100 000 лм;
Clock Architect - создание систем синхронизации;
EasyPLL Designer Tool - создание простых источников тактирования;
Clock Design Tool - комплексная утилита для проектирования систем синхронизации и анализа частотных характеристик. Не является онлайн утилитой, доступна для скачивания на сайте TI.
Filter Designer - проектирование активных фильтров;
Amplifier Designer - проектирование усилителей/инверторов/фильтров на ОУ;
Inductive Sensing Designer - создание индуктивных датчиков;
Sensor Designer - создание цепей нормирования сигналов датчиков (давления, температуры, фотодиодных приемников, термопар);
Sensor AFE Designer - создание цепей нормирования Analog Front End датчиков (давления, газа, детекторов CO2 и алкоголя, датчиков кислотности pH, терморезисторов, термопар);
Medical AFE Designer - создание цепей нормирования Analog Front End медицинских датчиков;
Series Voltage Reference Selector - проектирование источников опорного напряжения для АЦП.
Рассмотрим работу в среде WEBENCH® Design Center на примере проектирования источника питания микроконтроллера или ПЛИС [4-7] напряжением на 3,3В. Первый шаг создания электронного устройства - выбор специализированной утилиты. Проектирование ИП в утилите Power Designer начинается с выбора входных и выходных параметров (рис. 1) и запуска анализа (Start Design). В следующем окне (рис. 2) выбираем предпочитаемую структуру преобразователя или все возможные варианты для сравнительного анализа. После этого утилита автоматически генерирует список подходящих микросхем питания и типовых схем включения. Выбор оптимального варианта помогает выполни TbWEBENCH®Opt3£n^erDd^^_
Select your power supply solution
Module Integrated Controller
a ■■ тщё.
Easiest to use Easy to use Maximum flexibility
Low EMI Cost effective High performance
Or
Do not show this again О
WEBENCH® Designer
Окно выбранного пользователем открытого проекта имеет вид (рис. 3).
Solution - рекомендуемые решения по реализации проекта. Пользователю предлагается на рассмотрение десятки проектов для выбора наилучшего решения от более чем 120 производителей компонентов и дистрибьюторов электронных систем, которые предлагают более 40 000 компонентов с постоянно обновляемой информацией о стоимости и наличии.
Visualizer - вспомогательная утилита, используемая для графического представления предлагаемых решений. Например, при использовании WEBENCH® Power Architect строится диаграмма «эффективность/площадь на плате». В результате пользователь видит достоинства и недостатки различных решений в наглядной графической форме.
Рисунок 3
Панель управления утилитами в окне открытого проекта (рис. 4)
— I I ШШ1Ж1 «tuЛ II
Рисунок 4
BOM - перечень элементов для реализации выбранного проекта.
Charts - графики зависимостей параметров и характеристики проекта. Анализируя эффективность выбранного преобразователя (КПД), можно отметить, что при выходном токе менее 100мА КПД преобразователя резко падает (рис. 5) и его применение в автономных системах становится нецелесообразным.
Schematic - электрическая принципиальная схема реализуемого проекта (рис. 6).
Optimize - Optimizer Dial - автоматизирует процесс выбора оптимального решения. Сама утилита представлена в виде графической «ручки оптимизации» (рис. 7) . В случае разработки ИП с
помощью утилиты Power Architect, возможны пять уровней оптимизации:
1) минимальная занимаемая площадь, максимальная рабочая частота ИП;
2) минимальная стоимость, максимальная рабочая частота для уменьшения занимаемой площади ИП;
3) сбалансированный вариант по четырем параметрам: эффективности, занимаемой площади, простоте реализации, стоимости.
4) минимальная стоимость, снижение частоты для повышения эффективности ИП;
5) максимальная частота, большие габариты компонентов ИП.
Рисунок 6
После установки одного из уровней оптимизации программа автоматически выбирает подходящий вариант.
Op Vals - значения основных параметров в реализуемом проекте.
Sim - моделирование электрических процессов разрабатываемой схемы. Для выбранного проекта время установления выходного напряжения ИП составляет 1,1 мс (рис. 8).
Thermal - WEBTHERM™ Simulation - используется для моделирования тепловых процессов принципиальных схем, полученных из Schematic Editor. Результат работы утилиты - разводка печатной платы и тепловой расчет принципиальной схемы для предложенной печатной платы (рис. 9).
Edit - Schematic Editor - утилита для создания и редактирования принципиальной схемы.
В ряде случаев необходимо передать данные проекта из WEBENCH в другие САПР (Altium Designer, Cadence, Mentor Graphics и другие). Для этого предназначена утилита WEBENCH® Export, которая имеет достаточно широкие возможности: экспорт принципиальных схем, экспорт разводки печатной платы устройства (используется рекомендуемая разводка) и посадочных мест отдельных компонентов, экспорт электрических моделей в системы электрического моделирования.
Таким образом, WEBENCH® Design Center способен выполнять следующие функции:
формировать структурные и типовые принципиальные схемы по заданным требованиям для более чем двадцати различных электронных схем и узлов одноканальных и многоканальных источников питания, фильтров, усилителей, датчиков и других);
визуализировать характеристики создаваемых схем с помощью WEBENCH® Visualizer;
проводить автоматизированный многовариантный анализ схем, оптимизировать выбор по какому-либо признаку (стоимости, эффективности, габаритам и так далее) с помощью WEBENCH® Optimizer Dial;
изменять выбранные типовые принципиальные схемы, проводить моделирование электрических процессов с помощью WEBENCH® Schematic Editor;
проводить моделирование тепловых процессов и режимов с помощью WEBTHERM™ Simulation;
экспортировать принципиальные схемы, разводку печатных плат и данные для моделирования в САПР сторонних разработчиков с помощью WEBENCH® Ех-port.
Кроме того, утилиты WEBENCH работают в режиме онлайн. Это дает следующие преимущества:
нет необходимости установки резидентного ПО на ПК разработчика;
минимальные системные требования к ПК разработчика;
нет необходимости постоянного отслеживания обновлений;
нет затрат на покупку ПО.
Рисунок 9
Создание конкретного узла (фильтра, усилителя, источника питания) начинается с использования конкретного инструмента - утилиты.
Компания Texas instruments предлагает целый спектр средств разработки и отладки от систем автоматизированного проектирования до готовых отладочных плат. Программный комплекс WEBENCH®
Design Center включает в себя множество онлайн утилит, позволяющих оптимизировать создание электронных узлов и блоков. Источники питания, драйверы для светодиодов, фильтры, усилители, датчики - эти и многие другие схемы могут быть созданы с инструментарием WEBENCH в предельно короткие сроки.
ЛИТЕРАТУРА
1. http://www.ti.com/lsds/ti/analog/webench/overview.page
2. Гавриков В. Инструменты для инструментов: программные продукты TI для проектирования // Новости электроники. 2014. № 10. С. 28-33.
3. Волков С.В., Кулапин В.И., Светлов А.В. Современные технические решения и проблемы в обеспечении комплексной безопасности // Надежность и качество сложных систем. 2014. № 4 (8). С. 61-68.
4. Волков С.В., Захарова О.О., Колдов А.С., Чапаев В.С. Система автоматического контроля и управления параметрами объекта. // Надежность и качество: Труды международного симпозиума: в 2-х т. / Под ред.Н.К. Юркова. - Пенза: Изд- во ПГУ, 2014 - 2т., стр. 91-93.
5. Волков С.В., Чапаев В.С. Двухтактный последовательный резонансный преобразователь // Надежность и качество: Труды международ, симпоз. В 2-х томах. Том 1. - Пенза: Инф.-изд. центр ПензГу, 2008. - С. 532 - 534.
6. Волков С.В., Бахмутский А.А., Сазыкин П.А. Принципы построения систем контроля удаленных объектов на базе GSM-канала // Надежность и качество. Труды международ, симпоз. В 2-х томах. Том 2. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2007. - С. 12 - 14.
7. Волков С.В., Дудоров М.Ю., Колдов А.С., Чапаев В.С. GSM-телеметрия. // Надежность и качество: Труды международного симпозиума: в 2-х т. / Под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: Изд- во ПГУ, 2013 - 2т., стр. 57-59.
УДК 621.317.3
Паршуков М.Ю., Сапунов Е.В., Светлов А.В.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ В ПОСТОЯННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ СКОРОСТИ НАРАСТАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
Рассмотрен преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, предназначенный для работы в составе измерителя скорости нарастания выходного напряжения операционных усилителей. Целью исследования является оценка составляющей погрешности преобразователя, обусловленной его нелинейностью. Исследование преобразователя выполнено с применением программы схемотехнического моделирования Р&р\ее, а также экспериментально. Показана последовательность операций, выполняемых при измерении скорости нарастания выходного напряжения ОУ общего применения: скорость нарастания напряжения — интервал времени — постоянное напряжение — цифровой код. Выбрана схема преобразователя интервала времени в постоянное напряжение, проведено ее моделирование и экспериментальное исследование. Получены градуировочные характеристики двух экземпляров преобразователей. Расхождение между результатами моделирования и экспериментальными данными не превышает 1,1 %. В диапазоне интервалов времени от 0,2 мкс до 2,5 мкс составляющая погрешности преобразователя, обусловленная его нелинейностью, не превышает 0,6 %. Проведенное моделирование и экспериментальное исследование показало возможность использования рассмотренной схемы преобразователя интервала времени в постоянное напряжение при построении измерителя скоростей нарастания и спада выходного напряжения ОУ.
Ключевые слова:
операционный усилитель, скорость нарастания выходного напряжения, преобразователь интервала времени в постоянное напряжение, моделирование, градуировочная характеристика.
Работа поддержана Грантом Российского Фонда фундаментальных исследований (проект № 16-3800233).
Введение
Измерение максимальной скорости нарастания выходного напряжения операционных усилителей (ОУ) является одной из важнейших процедур при отборе микросхем ОУ для применения в электронных устройствах с импульсными сигналами. Задача разработки автоматизированных измерителей этого параметра ОУ является актуальной, поскольку промышленностью такие приборы не выпускаются. В предлагаемой работе показана последовательность операций, выполняемых при измерении скорости
нарастания выходного напряжения ОУ общего применения, и проведено детальное исследование одной из операций - преобразования интервала времени в постоянное напряжение.
1. Последовательность операций, выполняемых при измерении скорости нарастания выходного напряжения ОУ
При построении разнообразных электронных устройств наиболее широкое применение находят ОУ общего применения [1]. Максимальная скорость нарастания выходного напряжения самых быстродействующих ОУ данного класса не превышает 20 В/мкс, а у большинства микросхем этого класса максимальная скорость нарастания выходного
