программа АПСИиИ - Высшая школа экономики

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
«Автоматизация проектирования систем измерений и испытания их
элементов»
для специальности 200501.65 «Метрология и метрологическое обеспечение» подготовки специалитета
Автор программы:
Воловиков В.В., д.т.н., доцент, [email protected]
Одобрена на заседании кафедры микросистемной техники,
материаловедения и технологий
Зав. кафедрой
«___»____________ 20 г
Рекомендована секцией УМС
Председатель
«___»____________ 20 г
Утверждена УС факультета
Ученый секретарь
________________________
«___»____________20 г.
В.П. Кулагин
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими
вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина предназначена для ознакомления с теоретическими и практическими
аспектами автоматизированного проектирования систем измерений и испытаний.
Рассматриваются вопросы автоматизации таких проектных работ как: моделирование и
подготовка проектной документации. Изучаются возможности некоторых современных
САПР радиоэлектронных устройств.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ УСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Студенты должны ориентироваться в вопросах предложения, оформления и проверки
схемно-конструктивных решений систем измерений и испытаний с помощью средств
автоматизации проектирования.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
 знать основные понятия САПР, классификацию математических моделей, требования
к математическим моделям и методам, основы концепции CALS;
 иметь представление комплексном исследовании физических процессов в схемноконструктивных решениях средствами САПР;
 уметь применять свои знания при выполнении лабораторных и курсовых работ.
3. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Всего часов
Общая трудоёмкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
и (или) другие виды аудиторных
занятий
Самостоятельная работа
Курсовой проект (работа)
Расчётно-графические работы
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной
работы
Вид
итогового
контроля
(зачёт,
экзамен)
Семестр
8
9
229
119
68
51
-
133
85
51
34
-
96
34
17
17
-
-
-
110
-
48
-
62
-
-
-
экзамен
зачёт
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
Раздел дисциплины
Введение. Основные термины и определения.
Обеспечение САПР.
Моделирование электрических схем.
Моделирование тепловых процессов.
Моделирование гидроаэродинамических процессов.
Комплексное моделирование физических процессов.
Диагностирование схем и конструкций.
Лекции
ПЗ
ЛР
4
14
8
8
8
16
10
4
4
4
5
-
№1
№2
№3
№4
№5
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Введение. Основные термины и определения.
Проектирование и его этапы. Автоматизированное проектирование. Блочноиерархический подход, нисходящее и восходящее проектирование. Проектные работы,
включающие проведение математического моделирования. Концепция CALS.
2. Обеспечение САПР.
Виды обеспечения САПР. Математическое обеспечение САПР. Математическая модель
и требования к математическим моделям. Классификация математических моделей
(структурные и функциональные модели, иерархические уровни, способы представления
свойств объекта, способы получения). Требования к методам и алгоритмам анализа. Типовые
задачи анализа. Модели физических процессов, протекающих в аппаратуре систем
измерений и испытаний. Правила построения топологических моделей, основные
компоненты моделей, аналогия и виды анализа.
3. Моделирование электрических схем.
Схемы замещения элементов топологических моделей. Звенья автоматических систем
управления, их типы, ступенчатое и гармоническое воздействие. Моделирование
электрических процессов в программе Spice.
4. Моделирование тепловых процессов.
Математические модели тепловых процессов, виды теплопередачи и теплообмена и
способы их представления в модели. Методика построения моделей тепловых процессов.
Алгоритмы анализа математических моделей тепловых процессов: иерархический подход и
симметрия.
5. Моделирование гидроаэродинамических процессов.
Математические
модели
гидроаэродинамических
процессов,
типы
течения
теплоносителя в каналах, 2 вида гидроаэродинамических сопротивлений. Вентиляционная
характеристика и характеристика сети. Коэффициент сопротивления трения и
аэродинамическое сопротивление. Ветви и последовательность построения моделей
гидроаэродинамических процессов.
6. Комплексное моделирование физических процессов.
Системный подход, системный анализ и их применение при моделировании схемноконструктивных решений аппаратуры систем измерений и испытаний. Многофакторные
отказы. Комплексная модель
топологических моделях.
физических
процессов.
Реализация
взаимосвязей
в
7. Диагностирование схем и конструкций.
Диагностирование аппаратуры по электрическим характеристикам. Метод справочников,
тестовое воздействие, виды неисправностей, критерий локализации, последовательность
диагностирования. Комплексное электротепловое диагностическое моделирование. Тепловое
диагностирование РЭС. Технологии диагностирования цифровых схем: JTAG, DTF, ATPG,
BIST.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№п/п
1
№ раздела
дисциплины
3
2
4
3
5
4
6
5
7
Наименование лабораторных работ
Исследование звеньев систем
автоматического
управления
радиоэлектронных средств
Моделирование тепловых процессов в конструкции электронного
прибора
Моделирование аэродинамических процессов в конструкции
электронного прибора
Комплексное моделирование тепловых и аэродинамических
процессов в конструкции электронного прибора
Диагностическое моделирование линейного стабилизатора
напряжения с учётом температурных режимов элементов
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
а) Основная литература:
Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектронике. Под ред.
И.П. Норенкова. М.: Радио и связь, 1986.
2. Гольдин В.В., Журавский В.Г., Кофанов Ю.Н. и др. Исследование тепловых
характеристик РЭС методами математического моделирования: Монография/под ред.
Сарафанова А.В. – М.: Радио и связь, 2003. – 456 с.
3. Дульнев Г.Н., Тарновский Н.Н. Тепловые режимы электронной аппаратуры/Учебное
пособие для студентов высших технических заведений. – Л.: «Энергия», 1971 г. – 248 с.
1.
1.
2.
3.
4.


б) Дополнительная литература:
Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – М.: «Энергия», 1977. – 344.
Идельчик Е.И. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / под ред. Штейнберга
М.О. – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.
Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача/ Учебник для вузов. – М.:
«Энергия», 1975. – 488 с.
Лихтциндер Б.Я. Внутрисхемное диагностирование узлов радиоэлектронной
аппаратуры. – Киев: «Тэхника», 1989. – 167 с.
СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ:
компьютерная программа моделирования электрических схем winspice;
компьютерная программа моделирования тепловых процессов в печатных узлах,
функциональных ячейках и микросборках ТРИАНА;





компьютерная программа комплексного моделирования физических процессов в
электронных устройствах;
компьютерная программа диагностирования радиоэлектронных функциональных узлов
по электрическим характеристикам.
Самостоятельная работа предусматривает:
изучение тем дисциплины по указанной литературе и составление конспекта;
подготовку доклада по заданной теме;
модернизацию лабораторных работ.
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
В лабораторных работах используется оборудование лабораторий электрических
измерений и первичных преобразователей кафедры микросистемной техники,
материаловедения и технологий.
Программу составил:
Воловиков В.В.