Микросхема моделирование проектирование

Подготовка моделей микросхем К155ЛП5, К155ИМ3, К155ИР13
Построение моделей ИС ведется в среде программного комплекса (СНИМОК). В результате подготовки моделей создаются структурная, графическая, функциональная модели, формируется база данных моделей (библиотека моделей). Разработка контролирующего теста производится методом ЭНФ с использованием аналитического описания функционирования ИС. Верификация модели осуществляется с помощью моделирования и анализа функционирования ИС на заданных входных воздействиях с применением разработанной модели и ПК «СНИМОК». Подготовка графического материала соответствует требованиям ГОСТ и дипломного проектирования.
Применение моделирования при решении задач проектирования диагностирования электронных устройств
В настоящее время моделирование на ЭВМ поведения электронных устройств является неотъемлемой частью систем автоматизации проектирования и диагностирования.
Суть моделирования состоит в построении математической модели исследуемого устройства - системы соотношений, описывающей поведение этого устройства с заданной точностью и последующем анализе поведения модели по ее реакции на входные воздействия. С помощью моделирования решаются следующие основные задачи:
- проверка правильности функционирования устройства;
- анализ временных характеристик устройства;
- проверка цепей установки в начальное состояние;
- анализ на состязания;
- получение эталонных значений выходных сигналов;
- определение диагностических свойств тестов;
- получение диагностической информации и ремонтной документации для организации поиска места неисправности.
В математической модели устройства выделяют три составляющие:
- модель сигналов;
- модели элементов;
- модель взаимодействия между элементами и внешней средой.
Естественно выделить три уровня моделей, применяемых при моделировании электрических процессов: электрическая цепь, структурно-функциональные, функциональные.
Используется также комбинированное представление устройства моделями разных уровней (рисунок 1.4).
Модели первого уровня - электрическая цепь позволяют получать наиболее точные и глубокие сведения о протекании электрических процессов в устройстве. Устройство представляется в виде электрической цепи, элементами которой являются резисторы, конденсаторы индуктивности, источники напряжений и токов. Диоды, транзисторы, тиристоры, микросхемы и другие подобные компоненты представляют эквивалентными схемами замещения.
Затем для полученной модели электрической цепи с использованием законов Кирхгофа и Ома составляется система уравнений, описывающая электрические процессы в этой цепи. Путем решения системы уравнений определяются токи и напряжения в любом элементе электрической цепи при заданных входных воздействиях. В качестве неисправностей цепи обычно рассматривают обрывы и короткие замыкания отдельных ее элементов, уход параметров элементов за пределы установленных допусков.
Рис. 1. Три составляющие в модели устройства
Некоторые проблемы возникают при моделировании неисправностей тех компонентов устройства, которые представляются эквивалентными схемами замещения. Так, обрывы и замыкания элементов типовой схемы замещения транзистора (например схемы замещения Эберса-Молла) не имитируют реальные катастрофические дефекты полупроводниковых переходов транзистора.
Основной недостаток моделей первого уровня, с точки зрения их использования для моделирования современных устройств, построенных на интегральных микросхемах, обусловлен большой размерностью получаемых систем уравнений и как следствие высокой трудоемкостью моделирования.
Функциональные модели являются моделями высокого уровня. При построении такой модели устройство рассматривают как "черный ящик", для которого неизвестна внутренняя структура, но определены внешние входы и выходы, а также некоторые внутренние параметры, характеризующие состояние устройства. Функционирование устройства описывается передаточной функцией, позволяющей вычислить выходные сигналы для заданных входных воздействий и внутренних параметров.
Возможны различные формы ее задания. Часто передаточная функция представляется системой алгебраических, дифференциальных, логических уравнений и неравенств или их композицией. Значения коэффициентов в уравнениях определяются значениями внутренних параметров. Используемые типы уравнений зависят от класса, к которому относится устройство (цифровое, аналоговое или аналого-цифровое), и интересующих нас режимов их функционирования (статика, динамика). Под неисправностями в функциональной модели обычно понимают отклонение коэффициентов уравнений за установленные допустимые пределы.
На этапах производства и ремонта требуется указывать место неисправности с точностью до заменяемого элемента, например интегральной микросхемы. В таких случаях функциональная модель, как правило, не используется, так как она не отражает структуру диагностируемого устройства.
Промежуточное положение между моделями первого и третьего уровней занимают структурно-функциональные модели. Они обычно эффективны при решении задач проектирования и диагностирования современных устройств, построенных на интегральных микросхемах.
При этом в качестве элемента выбирают конструктивно и функционально законченную часть устройства. Для элемента определяются входы, выходы и составляется функциональная модель. Фактически эта модель представляет собой некоторую передаточную функцию, с помощью которой можно определить значения выходных сигналов элемента для заданных значений на его входах. В современном электронном устройстве элементом является интегральная схема, возможно с дополнительными компонентами (резисторы, конденсаторы и т.п.).
Для подготовки моделей интегральных схем выбирается структурно-аналитический тип модели.