Projektovanje elektronskih kola

Proces dizajna elektronskih kola može da obuhvata sisteme od složenih elektronskih sistema pa sve do pojedinačnih tranzistora u integrisanom kolu. Za jednostavne sklopove postupak dizajniranja često može da sprovede jedna osoba, bez potrebe za planiranim ili strukturiranim postupkom dizajna, ali za složenije dizajne timovi dizajnera koji slede sistematski pristup sa inteligentno vođenom računarskom simulacijom postaju sve češći. U automatizaciji dizajna integrisanih kola, termin „dizajn kola” često se odnosi na korak ciklusa projektovanja koji daje šeme integrisanog kola. To je obično korak između logičkog dizajna i fizičkog dizajna.[1]

Proces

Šema kola za zvučni čip Teksas instruments SN76477

Formalni dizajn kola obično uključuje niz faza. Ponekad se nakon povezivanja sa kupcem napiše specifikacija dizajna. Može se napisati tehnički predlog da bi se udovoljilo zahtevima specifikacije kupca. Sledeća faza uključuje sintezu na papiru šematskog dijagrama kola, apstraktnog električnog ili elektronskog kola koji će zadovoljiti specifikacije. Potrebno je da se izvrši proračun vrednosti komponenata kako bi se zadovoljile radne specifikacije pod određenim uslovima. Mogu se izvršiti simulacije kako bi se proverila ispravnost dizajna.

Može se izraditi prototipska ploča ili druga prototipska verzija dizajna za testiranje prema specifikacijama. To može uključivati vršenje niza promena na kolu kako bi se postigla usaglašenost. Mora se izvršiti izbor načina gradnje, kao i svih delova i materijala koji će se koristiti. Tu su predstavljeni podaci o komponentama i njihovom rasporedu, koji zatim mahanički inženjeri mogu da koriste za proizvodnju prototipa. Nakon toga sledi testiranje ili tipsko ispitivanje određenog broja prototipa kako bi se osigurala usklađenost sa zahtevima kupaca. Obično se potpišu i odobre konačni proizvodni crteži, a mogu postojati i usluge nakon dizajniranja (zastarevanje komponenata itd.).

Specifikacija

Mikročipovi
Glavni članak: Specifikacija dizajna

Proces dizajna kola započinje specifikacijom, koja navodi funkcionalnost koju mora pružiti gotov dizajn, ali ne navodi kako se to postiže.[2] Početna specifikacija je u osnovi tehnički detaljan opis onoga što kupac želi završeno kolo da ostvari i može uključivati niz električnih zahteva, kao što su signali koje će kolo primati, koje signale mora davati, koja su napajanja dostupna i koliko energije je dozvoljeno da troši. Specifikacija može (i obično to čini) takođe postaviti neke fizičke parametre koje dizajn mora da zadovolji, kao što su veličina, težina, otpornost na vlagu, temperaturni opseg, toplotna snaga, tolerancija vibracija i tolerancija ubrzanja.[3]

Kako proces dizajniranja napreduje, dizajner(i) se često vraćaju specifikaciji i menjaju je kako bi uzeli u obzir napredak dizajna. To može uključivati pooštravanje specifikacija koje je kupac dostavio i dodavanje testova koje kolo mora da prođe da bi bilo prihvaćeno. Ove dodatne specifikacije se često koriste za verifikaciju dizajna. Kupac gotovo uvek mora da odobri promene koje su u konfliktu sa originalnim specifikacijama, pre nego što se one mogu primeniti.

Pravilnim identifikovanjem potreba kupaca može se izbeći stanje poznato kao 'puzanje dizajna', koje se javlja u odsustvu realnih početnih očekivanja, a kasnije i neuspehom potpune komunikacije sa klijentom tokom procesa dizajniranja. Zahtevi se mogu definisati u smislu rezultata; „u jednoj krajnosti je kolo sa više funkcionalnosti nego što je neophodno, a u drugoj je kolo koje ima netačnu funkcionalnost”.[4] Ipak, mogu se očekivati neke promene, i dobra je praksa da se drže otvorene opcije što je duže moguće, jer je kasnije lakše ukloniti opcione elemente iz kola, nego ih uneti.

Projektovanje

Blok dijagram 4-bitnog ALU
Individualne komponente kola.

Proces dizajniranja uključuje prelazak sa specifikacije na početku na plan koji sadrži sve informacije potrebne na kraju da se fizički konstruiše kolo, što se obično dešava prolaskom kroz brojne faze, iako se u slučaju vrlo jednostavnog kola to može učiniti u jednom koraku.[5] Proces obično započinje pretvaranjem specifikacije u blok dijagram različitih funkcija koje kolo mora da obavlja. U ovoj fazi se ne uzima u obzir sadržaj svakog bloka, već samo ono što svaki blok mora da uradi, što se ponekad naziva i dizajnom „crne kutije”. Ovaj pristup omogućava da se vrlo složeni zadatak razbije na manje zadatke koji se mogu rešavati u nizu, ili podeliti među članovima dizajnerskog tima.

Svaki blok se zatim detaljnije razmatra, još uvek u apstraktnoj fazi, ali sa mnogo više fokusa na detalje električnih funkcija koje treba pružiti. U ovoj ili kasnijim fazama uobičajeno je zahtevati veliku količinu istraživanja ili matematičkog modelovanja s ciljem utvrđivanja stanja i limita izvodljivosti novih zahteva.[6] Rezultati ovog istraživanja mogu naći primenu u ranijim fazama procesa dizajniranja, na primer, ako se ispostavi da jedan od blokova ne može biti dizajniran u okviru parametara koji su za njega postavljeni, verovatno je neophodno da se izmene i drugi blokovi. U ovom stupnju takođe je uobičajeno da se počne sa razmatranjem načina demonstriranja da dizajn ispunjava specifikacije, kao i načina na koji se testira (što može uključivati alate za samodijagnostiku).[7]

Konačno, pojedinačne komponente kola se odabiraju da izvršavaju svaku od funkcija u celokupnom dizajnu. Takođe se odlučuje o fizičkom rasporedu i električnim vezama svake komponente, a ovaj raspored obično poprima izvesnu formu umetničkog dela za proizvodnju štampane ploče ili integralnog kola. Ova faza je obično ekstremno dugotrajna zbog širokog spektra dostupnih mogućnosti. Praktično ograničenje dizajna u ovoj fazi je standardizacija, dok se potrebna vrednost komponente može izračunati za primenu na datom mestu u kolu. Ako se odgovarajuća komponenta ne može kupiti od dobavljača, problem još uvek nije rešen. Da bi se to izbeglo, određena količina „kataloškog inženjerstva” je ćesto neophodna za rešavanje svakodnevnih zadataka u okviru celokupnog dizajna.

Jedno od područja brzog razvoja tehnologije je u oblasti dizajna nanoelektronskih kola.[8]

Softver

  • Autotrax
  • EasyEDA
  • gEDA
  • KiCad
  • OrCAD
  • NI Multisim
  • SPICE

Reference

  1. ↑ Naveed Sherwani, "Algorithms for VLSI Physical Design Automation"
  2. ↑ Lam, William K. (2005-08-19). „Does Your Design Meet Its Specs? Introduction to Hardware Design Verification | What Is Design Verification?”. Informit.com. Pristupljeno 2016-09-27. 
  3. ↑ A. Tajalli, et al., "Design trade-offs in ultra-low-power digital nanoscale CMOS," IEEE TCAS-I 2011.
  4. ↑ DeMers, 1997
  5. ↑ „Design Flow Chart” (GIF). Informit.com. Pristupljeno 2016-09-27. 
  6. ↑ „Archived copy”. Arhivirano iz originala na datum 2005-08-30. Pristupljeno 2007-11-04. 
  7. ↑ „A.T.E. Solutions, Inc. | Design for Testability and for Built-In Self Test”. Besttest.com. Arhivirano iz originala na datum 2016-09-01. Pristupljeno 2016-09-27. 
  8. ↑ Zhang, Wei; Niraj K. Jha; Li Shang (2010). „A Hybrid System/CMOS Dynamically Reconfigurable System”. u: Jha, Niraj K.; Chen, Deming. Nanoelectronic Circuit Design. Springer Science & Business Media. str. 97. ISBN 978-1441976093. Pristupljeno 29 September 2016. [mrtav link]

Literatura

  • Vladimir Gurevich Electronic Devices on Discrete Components for Industrial and Power Engineering, CRC Press, London - New York, 2008
  • 830-1984 — IEEE Guide to Software Requirements Specifications. 1984. DOI:10.1109/IEEESTD.1984.119205. ISBN 978-0-7381-4418-4. 
  • 830-1993 — IEEE Recommended Practice for Software Requirements Specifications. 1994. DOI:10.1109/IEEESTD.1994.121431. ISBN 978-0-7381-4723-9. 
  • 830-1998 — IEEE Recommended Practice for Software Requirements Specifications. 1998. DOI:10.1109/IEEESTD.1998.88286. ISBN 978-0-7381-0332-7. 
  • 29148-2018 - Systems and software engineering — Life cycle processes — Requirements engineering. 2018. str. 1–94. DOI:10.1109/IEEESTD.2011.6146379. ISBN 978-0-7381-6591-2. ("This standard replaces IEEE 830-1998, IEEE 1233-1998, IEEE 1362-1998 - http://standards.ieee.org/findstds/standard/29148-2011.html")
  • Leffingwell, Dean; Widrig, Don (2003). Managing Software Requirements: A Use Case Approach (2nd izd.). Addison-Wesley. ISBN 978-0321122476. 
  • Gottesdiener, Ellen (2009). The Software Requirements Memory Jogger: A Desktop Guide to Help Business and Technical Teams Develop and Manage Requirements. Addison-Wesley. ISBN 978-1576811146. 
  • Wiegers, Karl; Beatty, Joy (2013). Software Requirements, Third Edition. Microsoft Press. ISBN 9780735679665. 
  • „IEEE SRS Template - rick4470/IEEE-SRS-Tempate”. Pristupljeno 27 Dec 2017. 
  • Taaffe, Ed. „Mr”. thebridger. Arhivirano iz originala na datum 2019-02-02. Pristupljeno 2019-02-02. 
  • Bourque, P.; Fairley, R.E. (2014). „Guide to the Software Engineering Body of Knowledge (SWEBOK)”. IEEE Computer Society. Arhivirano iz originala na datum 2014-12-28. Pristupljeno 17 July 2014. 
  • „Software requirements specification helps to protect IT projects from failure”. Pristupljeno 19 December 2016. 
  • Pressman, Roger (2010). Software Engineering: A Practitioner's Approach. Boston: McGraw Hill. str. 123. ISBN 9780073375977. 
  • Stellman, Andrew & Greene, Jennifer (2005). Applied software project management. O'Reilly Media, Inc. str. 308. ISBN 978-0596009489. 
  • Femmer, Henning; Méndez Fernández, Daniel; Wagner, Stefan; Eder, Sebastian (2017). „Rapid quality assurance with Requirements Smells”. Journal of Systems and Software 123: 190–213. arXiv:1611.08847. DOI:10.1016/j.jss.2016.02.047. 
  • Bosela, Ayanda Voyi, Theodore R.(2002). Electrical Systems Design, Prentice Hall, ISBN 978-0-13-975475-3, 542 pages.
  • Electronic Design Automation For Integrated Circuits Handbook, by Lavagno, Martin, and Scheffer, ISBN 0-8493-3096-3 A survey of the field of electronic design automation, one of the main enablers of modern IC design.
  • Electronic Design Automation For Integrated Circuits Handbook, by Lavagno, Martin, and Scheffer, ISBN 0-8493-3096-3, 2006
  • Combinatorial Algorithms for Integrated Circuit Layout, by Thomas Lengauer, ISBN 3-519-02110-2, Teubner Verlag, 1997.
  • The Electronic Design Automation Handbook, by Dirk Jansen et al., Kluwer Academic Publishers, ISBN 1-4020-7502-2, 2003, available also in German ISBN 3-446-21288-4 (2005)
  • „Nick Martin .: SemiEngineering.com”. semiengineering.com. Arhivirano iz originala na datum 2017-12-07. Pristupljeno 2017-12-06. 
  • Tango-PCB - Reference Manual - Version 3 (Printed manual). Tango-PCB 3.12. ACCEL Technologies, Inc.. 1987-12-01. 
  • Design Standard for Rigid Printed Boards and Rigid Printed Board Assemblies. IPC. September 1991. IPC-4101. 
  • By Lee W. Ritchey, Speeding Edge (November 1999). „A survey and tutorial of dielectric materials used in the manufacture of printed circuit boards”. Circuitree Magazine. 

Spoljašnje veze

Projektovanje elektronskih kola na Wikimedijinoj ostavi
  • Information on design verification
  • Diagram of possible design process
  • US guide on CE marking
  • UK guide on CE marking
  • A beginners tutorial on understanding, analysing and designing basic electronic circuits
  • Computer Aids for VLSI Design by Steven M. Rubin
  • p
  • r
  • u
GranePojmoviKomponente
Alati i oprema
Voltmetar • Ampermetar • Multimetar • Osciloskop • Lemilica • Pinceta • Kliješta • Odvijač • Ispravljač • Prototipska ploča • Topli lepak • Lupa • Treća ruka • Bušilica • Stega
Kategorija
Normativna kontrola Uredi na Wikidati