Введение к работе
Актуальность работы. Применение активных цепей с переключаемыми конденсаторами (ПК, ЦПК), изготовленных по МОП технологии, позволяет создавать полностью интегральные аналоговые системы. Это приводит к улучшению технических характеристик радиоэлектронной аппаратуры - повышению надежности и стабильности, улучшению массогабаритных показателей, снижению потребляемой мощности и стоимости. Таким образом, достоинства ЩІК не вызывают сомнений, и ПК - цепи наряду с гибридными ARC- и цифровыми устройствами успешно используются для решения задач обработки сигналов. Наиболее широко ЦПК применяются при построении дискретно-аналоговых фильтров, преимущественно звукового диапазона частот.
В настоящее время разработан ряд подходов к синтезу фильтров с ПК (фПК) различной структуры. К последним относятся фильтры, образованные каскадным включением ПК - звеньев первого и второго порядка, ФПК, моделирующие уравнения переменных состояния, узловые или волновые уравнения пассивных прототипов, и другие фильтры некаскадной структуры, в'том числе синтезированные в Z. - области без использования пассивного прототипа.
Из перечисленных фильтров наименее исследованы ФПК, моделирующие волновые уравнения пассивных прототипов. В отечественной литературе вопросы проектирования таких ФПК не отражены , и разработанные подсистемы САПР ЦПК: БИКВАД, АДАС, ДИСАДАС, не предназначены для синтеза волновых ФПК (ВїПК). Методы синтеза волно-внх фильтров', предложенные в зарубежных статьях, основаны на непосредственном применении методики А.Фаттвайса, разработанной им для синтеза волновых цифровых ф^ільтров -ВЦФ. Известно, что ВЦЭ обладают рядом положительных качеств - низкой параметрической чувствительностью, отсутствием паразитных колебаний, устойчивостью.
В'МК в значительной мере сохраняют перечисленные достоинства, однако из-за громоздкости ПК-цепей, непосредственно реализующих уравнения волновых адаптеров, и наличия большого количества активных элементов такие ВФПК не получили широкого распространения. Следовательно, задача дальнейшего развития теории синтеза и разработки алгоритмов проектирования волновых ФПК является актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка методического, алгоритмического и программного обеспечения автоматизиро-
ванного синтеза и анализа волновых МЖ. Для достижения указанной цели необходимо решить следупдие основные задачи:
исследовать основные способы построения и свойства ВЙК и ВЦ5;
разработать методики получения уравнений и схемных функций безадапторннх В2ПК непосредственно по описанию пассивного прототипа;
создать методики реализации полученных уравнений и передаточных функций ПК - цепями;
разработать алгоритмическое и программное обеспечение для автоматизированного синтеза ВНЖ на ЭВМ;
модернизировать алгоритмы, анализа ШК и разработать универсальную программу для анализа ПК - цепей в области комплексной переменной Z .
Методы исследования. При решении поставленных задач использованы основные положения теории электрических и электронных цепей, аппарат математического анализа, теория графов и матричного исчисления, методы синтеза и анализа пассивных цепей, ARC - цепей, цифровых фильтров, ЦЖ, современные численные методы. Теоретические положения подтверждены численны?.! моделированием на ЭВМ и макетированием.
Научная новизна.
-
В диссертационной работе предложен единый подход к синтезу волновых ФПК различных структур, базирующийся на преобразованиях волнового сигнального графа, что позволило разработать новые методы синтеза волновых ФПК.
-
Разработана методика получения волновых уравнений переменных состояния (ВУПС) двусторонне нагруженных лестничных L,C -Цепей в Z - области по уравнениям адаптеров волнового сигнального графа.
-
Разработан новый метод синтеза ВПК, основанный на реализации ВУПС ПК-цепями с топологически полной структурой.
-
Предложена новая методика получения схемных функций волновых двухполюсников и четырехполюсников по уравнениям адаптеров я элементов задержки.
-
На основе разработанных методик синтеза В-ЯК получен ряд новых структур низкочувствительных ПК - фильтров.
Практическая ценность. Предложенные в работе методы синтеза ВХПК позволяют в 1,5 + 4 раза сократить число ОУ по сравнению с
фильтрами, содержащими волновые ПК-ядаптори.
Разработанный алгоритм анализа ЦПК значительно повышает эффективность процедуры расчета частотных характеристик и чувствительности ЖК.
На основании предложенных методов и алгоритмов анализа и синтеза ФПК разработаны программы автоматизированного проектирования БМК на ЭВМ. Созданное программное обеспечение включено в состав диалоговой системы автоматизированного проектирования ДИСПАС.
Результаты, полученные в работе, позволяют улучшить технические характеристики и сократить сроки проектирования интегральных эпк.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы получены в ходе выполнения планов НИР Красноярского политехнического института 1987 - 1992 г.г. по комплексной научно--технической программе САПР Минвуза FCDCP, Постановленшш Минцвет-мета СССР, Минпромсппзи СССР.
На основании комплексного использования полученных результатов разработаны подсистемы САПР, которые могут быть использованы и самостоятельно.
Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение внедрено на промышленном предприятии и в ряде ВУЗов для проектирования микроэлектрошшх полупроводниковых ФПК, что подтверждено соответствующими актами о внедрении.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международной конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (МГТУ, Москва, 199l), П-й Всесоюзной конференции по теоретической электротехнике (г.Винница, 1991), республиканской НТК "Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике" (Иваново, 199l), региональной Урало-Сибирской НМК "Компьютерная технология в учебном процессе высшей школы" (Челябинск, 1989), Урало-Сибирской научной конференции (ШО "Уралсис-тем", Свердловск, 1909), Х1У-Й НТК НИИ ОМ (НПО "Полюс", Томск, 1990 J, Советско-болгарском семинара "Микропроцессорная и компьютерная техника в машино- и приборостроении" (Абакан, 1990), Межвузовских научно-методических конферешдиях1986 - 1991 (Красноярск), Всесоюзном семинаре "ЗТ, ТСО и лабораторное оборудование в учебном процессе курса ТОО" (Челябинск, 199l).
Публикации. Результаты диссертаціш отражены б 18 печатных работах и 3 отчетах по научно-исследовательским работам. Получено авторское свидетельство на изобретение.
Объем работа. Диссертация общий объемом 219 страниц состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 111 наименований и приложений; основной текст изложен на 119 страницах. Работа содержит 14 таблиц и рисунки на 79 станицах.
