Исследование и разработка системы векторной оптимизации параметров радиоэлектронных схем

• Автор: Павлушин, Василий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Архитектура системы оптимального проектирования радиоэлектронных схем.

1.1. Постановка задачи

1.2. Обзор средств оптимального схемотехнического проектирования

1.3. Разработка архитектуры системы оптимизации параметров

радиоэлектронных схем

Глава 2. Математическое обеспечение векторной оптимизации параметров радиоэлектронных схем

2.1. Постановка задачи.

2.2. Базовый набор функций качества

2.3. Библиотека алгоритмов скалярной оптимизации.

2.4. Библиотека алгоритмов векторной оптимизации.
2.4.1. Алгоритм поиска множества Парето
2.4.2. Диалоговый алгоритм фильтрации эффективного множества и определения компромиссного варианта решения
2.5. Разработка стратегии поиска оптимальных проектных решений
Глава 3. Специализированное программное обеспечение проектирующих
подсистем
3.1 Постановка задачи
3.2. Математическое моделирование радиоэлектронных схем
3.3. Алгоритмические основы анализа нулевого уровня
3.4. Технология компактной обработки разреженных матриц
3.5. Алгоритмические основы частотного анализа.
Глава 4. Информационное и лингвистическое обеспечение системы векторной оптимизации параметров радиоэлектронных схем
4.1. Постановка задачи
4.2. Структура и организация базы данных моделей компонентов
4.3. Входной язык системы.
4.4. Организация информационных потоков.
4.5. Пользовательский интерфейс.
4.5.1. Структура диалогового программного обеспечения
4.5.2. Разработка пользовательского интерфейса подсистемы оптимизации
4.5.3. Диалог в подсистеме оптимального схемотехнического проектирования
4.5.4 Диалоговые формы скалярной оптимизации
4.5.5 Диалоговые формы векторной оптимизации
Глава 5. Реализация системы оптимального проектирования радиоэлектронных схем.
5.1. Функциональные характеристики системы
5.2. Решение типовых проектных задач
5.2.1. Синтез устройства защиты интегрального стабилизатора напряжения
5.2.2. Проектирование быстродействующего интегрального усилителя.
5.2.3. Обеспечение устойчивости интегрального усилителя мощности 1 Выводы
Заключение
Список литературы


Оптимизация в системе ДИСП появилась в г. ДИСП-2. В дальнейшем система была адаптирована для использования на ІВМ РС, вариант системы назывался ДИСП-ПК, поддерживал интерактивный режим работы. Основное существенное достоинство данной системы по сравнению с другими САПР того времени - надежность алгоритмов анализа, наличие библиотеки моделей отечественных производителей, возможность оптимизации частотных характеристик. Среди отечественных САПР стоит также отметить АРИС-ПК, ПРАМ-ПК - эти системы не имеют средств оптимизации параметров схемных решений, но обеспечивают полный цикл схемотехнического проектирования [6, -, ]. За последние лет развитие отечественного автоматизированного проектирования замерло на отметки -х годов прошлого столетия. Если пытаться использовать эти системы для решения современных задач схемотехнического проектирования, то обнаружится ряд проблем: необходимость перенастройки элементной базы моделей компонентов, недостаточная эффективность алгоритмов анализа и оптимизации, отсутствие современных диалоговых форм, принятые изначально функциональные ограничения возможностей САПР. Как известно % пользователей используют % возможностей программы [6, 3, 4]. Оптимизация схемных решений это проектная процедура, к которой прибегают далеко не все инженеры-схемотехники [, , ]. Кроме того, часто удобство работы с системой и первое впечатление определяют выбор покупателя на рынке САПР. Отечественные варианты систем, реализованные для платформы IBM PC не имели графического ввода принципиальной схемы, что, возможно, и стало одной из причин их забвения. Зарубежные схемотехнических САПР изначально ориентированы на рынок и потребности пользователей. Для примера рассмотрим эволюцию Micro-Cap. В г. В г. В г. Точность моделирования не выдерживала никакой критики [0] вплоть до февраля года, когда в Micro-Cap IV были применены надежные вычислительные алгоритмы SPICE 2G. Подсистема оптимизации в Micro-Cap появилась относительно недавно в конце г. Однако ориентация на те самые % пользователей помогла этой системе выжить. Таким образом, можно сказать, что, Micro-Cap не делала лишней работы по расширению функциональности, пока этого настоятельно не требовал рынок. РЭС вошла в те самые % функциональности, которой должны обладать все современные схемотехнические САПР. Однако оптимизация в этой системе находится еще только в зачаточном состоянии - см. Первой зарубежной системой, ориентированной на потребности рынка и отслеживающей тенденции электронной промышленности, в которой появилась оптимизация параметров РЭС, является система Design Lab, в которой оптимизация представлена в виде PSpice Optimizer. Однако эта система не имеет развитого диалогового взаимодействия векторной оптимизации для возможности учета противоречивого характера задач оптимального схемотехнического проектирования. Особенностью этой системы является использование модели как «черного ящика». С одной стороны это позволяет использовать надежный SPICE алгоритм моделирования. Но с другой стороны снижает эффективность процесса оптимизации - см. Таким образом, к настоящему моменту уже существует ряд САПР РЭС, снабженных средствами оптимального проектирования [, 6, 8, 0, 1], а также ряд систем оптимизации универсального назначения таких как MathCad, MathLab. Однако, возможности применения для решения задач векторной оптимизации первых ограничены применяемыми в них методами, не позволяющими, в большинстве случаев, учитывать несколько разнородных критериев оптимальности, а вторых - их ориентацией на весьма квалифицированного пользователя-специалиста в области оптимизации и принятия решений. Но математические пакеты и инвариантные универсальные математические библиотеки типа [6] требуют создания специализированного программного обеспечения для решения каждой конкретной задачи оптимального схемотехнического проектирования и представляют в данном обзоре чисто академический интерес. Развитие систем схемотехнического проектирования шло все время в ногу с развитием компьютерной техники [, , , ].