ICs לתכנות אנלוגיים למטרות כלליות: אפשרויות יחידות פונקציונליות יסודיות. נתוני התייחסות

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / יישום של מיקרו-מעגלים

 הערות למאמר

קשה להפריז בחשיבותם של מעגלים משולבים לוגיים ניתנים לתכנות מחדש (FPGAs) בסינתזה של מערכות לוגיות. הפיתוח המקיף של בסיס האלמנטים ומערכות התכנון בעזרת מחשב מאפשר ליישם מערכות לוגיות מורכבות בזמן קצר חסר תקדים ובעלויות חומר מינימליות. לכן, הרצון להשיג תוצאות דומות בתכנון וייצור של מערכות אנלוגיות מובן. עם זאת, ניסיונות רבים שנעשו בכיוון זה עדיין לא הביאו את התוצאות הצפויות, ו-ICs ​​אנלוגיים הניתנים לתכנות (PAIS) ומטריצות אנלוגיות (MABIS) לא הפכו לאוניברסליות.

בעיות בתכנון LSIs אנלוגיים ניתנים לתכנות

התקדמות מהירה בתחום של תכנון מערכות לוגיות על FPGAs נקבעה מראש על ידי העובדה שכל המערכות הלוגיות מבוססות על מנגנון מתמטי מפותח של בולה אלגברה. תיאוריה זו מאפשרת להוכיח שבניית פונקציה לוגית שרירותית אפשרית באמצעות הרכב מסודר של אופרטור אלמנטרי אחד בלבד - ה-AND-NOT (או OR-NOT) הלוגי. כלומר, כל מערכת לוגית למהדרין יכולה להיות מתוכננת מאלמנטים מסוג אחד בלבד, למשל NAND.

המצב שונה לחלוטין בתחום התכנון (סינתזה) וניתוח (פירוק) של דיאגרמות מעגלים של מערכות אנלוגיות. באלקטרוניקה אנלוגית עדיין אין מנגנון מתמטי מקובל אחד שיאפשר לפתור בעיות של ניתוח וסינתזה מעמדה מתודולוגית אחידה. את הסיבות לתופעה זו יש לחפש בהיסטוריה של התפתחות האלקטרוניקה האנלוגית.

בשלבים המוקדמים, המעגלים של מכשירים אנלוגיים התפתחו בהתאם למושגים של שיטת ה-functional-node, שהרעיון העיקרי שלה היה חלוקת דיאגרמות מעגלים מורכבות לצמתים. צומת מורכב מקבוצת אלמנטים ומבצע פונקציה מאוד ספציפית. בשילוב, צמתים יוצרים בלוקים, לוחות, ארונות, מנגנונים - כלומר. כמה מבנים מאוחדים הנקראים התקנים. השילוב של מכשירים יוצר מערכת. השיטה הפונקציונלית-צמתית הניחה שהרכיבים היסודיים של מערכות צריכים להיות צמתים, שהמשימה העיקרית שלהם היא לבצע פונקציה מאוד ספציפית.

לכן הפונקציונליות נלקחה כקריטריון לסיווג צמתים, כלומר, העובדה שצומת מבצע פונקציה כלשהי. עם זאת, עם התפתחות האלקטרוניקה, היו הרבה מאוד פונקציות ייעודיות ומבודדות (ולכן צמתים). כל אפשרות של מזעור ואיחודם, הנחוצה לסינתזה של מערכות מורכבות, נעלמה. זו הסיבה שהפיתוח של LSIs אנלוגי מטריקס (MABIS) ומעגלים משולבים אנלוגיים הניתנים לתכנות מחדש (PAIS) נבלם וממשיך להיפגע.

ניתן לאתר את מצב העניינים בתחום המעגלים האנלוגיים הניתנים לתכנות באמצעות ניתוח ההתפתחויות של חברות רוסיות וזרות מובילות. לפיכך, מומחים מ-OJSC NIITT וממפעל Angstrem מיקדו את מאמציהם בפיתוח וייצור של BMCs אנלוגיים-דיגיטליים (גבישי מטריקס בסיסיים) מסוג Rul N5515ХТ1, Н5515ХТ101, המיועדים למערכות רכישת נתונים, ניטור ובקרה, עבור ציוד רפואי ו מערכות בקרה ציוד מדידה [1].

העיצוב של BMKs אלה כולל מטריצה ​​אנלוגית ודיגיטלית. המטריצה ​​הדיגיטלית מכילה 115 תאי בסיס דיגיטליים (230 שערים 2N-NOT), המסודרים בחמש שורות של 23 תאים בכל שורה. המטריצה ​​האנלוגית משלבת 18 תאי בסיס אנלוגיים המסודרים בשתי שורות של 9 תאים. בין שורות התאים האנלוגיים יש שתי שורות של קבלים (נומינלי 17,8 pF) ושתי שורות של נגדי דיפוזיה (24,8 קילו אוהם כל אחד). בין החלקים האנלוגיים והדיגיטליים יש סדרה של נגדים של 3,2 קילו אוהם.

ה-BMK מספק שני סוגים של תאים אנלוגיים (A ו-B). תאים מסוג A מורכבים מ-12 npn וארבעה טרנזיסטורי אספן מבודדים מסוג pnp ו-38 נגדי דיפוזיה מרובי-ברז. בתאים מסוג B, ארבעה טרנזיסטורי npn מוחלפים בשני טרנזיסטורי pMOS. תאים היקפיים מסוג A ו-B מכילים ארבעה טרנזיסטורים n-p-n חזקים (בתאים מסוג B - עם אספן מבודד) ושני טרנזיסטורים דו-קוטביים.

תאי בסיס דיגיטליים מגיעים בשלושה סוגים - ארבעה טרנזיסטורים n-MOS, ארבעה טרנזיסטורים p-MOS וזוג משלים של טרנזיסטורים דו-קוטביים. בנוסף, בפריפריה של הגביש ישנם תאים דיגיטליים רבי עוצמה המכילים ארבעה טרנזיסטורים n-MOS ו-p-MOS חזקים, וכן שני טרנזיסטורים n-p-n המחוברים לפי מעגל דרלינגטון.

ספריות של אלמנטים אנלוגיים ודיגיטליים סטנדרטיים פותחו עבור BMK, אשר מקלות ומזרזות באופן משמעותי את תהליך עיצוב התקנים המבוססים על BMK. BMK אלו ודומים מכילים סטים של רכיבי רדיו חשמליים (EREs) שאינם מחוברים זה לזה, מהם ניתן לקבל מספר יחידות פונקציונליות המצוינות בספריה. החיסרון העיקרי של מיקרו-מעגלים כאלה הוא היקף יישום צר מאוד, מוגבל לערכים ספציפיים של דירוגים ומאפיינים אחרים של רכיבי הכוח החשמליים בסט נתון. היכולות של היחידות הפונקציונליות שפותחו והמומלצות עבור סט זה ניתנות בספרייה הנלווית לשבב.

אורז. 1. מבנה ispPAC-10

מאז שנת 2000, Lattice Semiconductor מייצרת מעגלים משולבים אנלוגיים (PAIC) ניתנים לתכנות ממשפחת ispPAC (In-System Programmable Analog Circuit) עם תכנות במערכת, כלומר. ללא הסרה מהמעגל המודפס [2, 3]. עד אמצע שנת 2000, שלושה חברים ממשפחה זו הופקו: ispPAC-Yu (איור 1), ispPAC-20 (איור 2) ו-ispPAC-80. הם משלבים עד 60 אלמנטים אקטיביים ופסיביים, המוגדרים, מדומים ומתוכנתים באמצעות חבילת PAC-Designer.

PAIS ממשפחת ispPAC מכילים:

• מעגלי ממשק טורי, רגיסטרים ואלמנטים של זיכרון בלתי נדיף שניתן לתכנות מחדש חשמלית (EEPROM), המספקים תצורת מטריצה;
• תאים אנלוגיים ניתנים לתכנות (PACcells) ובלוקים אנלוגיים ניתנים לתכנות (PACblocks) המורכבים מהם;
• אלמנטים הניתנים לתכנות לחיבורים (ARP - Analog Routing Pool).

הארכיטקטורה של סדרה זו מבוססת על תאים בסיסיים המכילים: מגבר מכשור (IA); מגבר פלט (OA), מיושם באמצעות מעגל מוסיף/אינטגרטור; מקור מתח ייחוס של 2,5 וולט (ION); DAC 8 סיביות עם פלט מתח והשוואה כפולה (CP). כדי להגדיל את הטווח הדינמי של האותות המעובדים, הכניסות והיציאות האנלוגיות של התאים (פרט ל-ION) נעשות באמצעות מעגל דיפרנציאלי. שני DUTs ו-VU אחד יוצרים מאקרו-תא, הנקרא בלוק PAC, שבו היציאות של ה-DUT מחוברות לכניסות הסיכום של ה-VU. שבב ispPAC-10 כולל ארבעה בלוקים של PAC, וה- ispPAC-20 - שניים. ה-ispPAC-20 כולל גם תאי DAC ותאי השוואה. בתא, הרווח של ה-DUT מתוכנת בטווח שבין -10 ל-+10 בשלבים של 1, ובמעגל המשוב של ה-VU - ערך קיבול הקבל (128 ערכים אפשריים) והפעלה/כיבוי של הִתנַגְדוּת.

מספר יצרני IC משתמשים בטכנולוגיית "קבלים מתחלפים" כדי לתכנת פונקציות אנלוגיות, הכרוכות בשינוי הקיבול של מעגלי הגדרת התדר באמצעות מתג אלקטרוני שמתג בהתאם לתנאים.

אורז. 2. מבנה ispPAC-20

הגישה של Lattice מבוססת על שימוש במעגלים בעלי מאפיינים קבועים בזמן שניתן לשנות במהלך קונפיגורציה מחדש של המערכת מבלי לכבות את החשמל. שיפור זה משמעותי מכיוון שהוא מבטל את עיבוד האותות הנוסף הנדרש בשיטה הראשונה.

כלי ניתוב פנימיים (Analog Routing Pool) מאפשרים לחבר את פיני הקלט של המיקרו-מעגל, את הכניסות והיציאות של מאקרו-תאים, את יציאת ה-DAC ואת כניסות ההשוואה זה לזה. על ידי שילוב של מספר תאים מאקרו, ניתן לבנות מעגלים של מסננים פעילים ניתנים לכוונון בטווח התדרים שבין 10 ל-100 קילו-הרץ, על בסיס שימוש בקטע אינטגרטור.

יש לציין ש-IspPAC של Lattice הם הקרובים ביותר ל-PAIS. החיסרון היחיד שלהם הוא שאין מערכת של אלמנטים בסיסיים אוניברסליים שתאפשר עיצוב לא רק של מסננים פעילים הניתנים לכיוון, אלא מגוון רחב למדי של מערכות אנלוגיות. נסיבות אלו הן שמונעות מ-ispPAC מ-Lattice Semiconductor להפוך לאנלוגי של FPGAs מחברות כמו Altera ו- Xilinx.

באופן כללי, בניתוח המצב בתחום הפיתוח והיישום המעשי של מיקרו-מעגלים אנלוגיים, ניתן לבצע מספר הכללות:

• לא ניתן לסווג את רוב המיקרו-מעגלים האנלוגיים המיושמים בתעשייתית כ-LSI במונחים של מידת האינטגרציה;
• LSIs ו-BMK אנלוגיים מיועדים לתכנון מכשירים ממעמד מסוים, כלומר. הם אינם אוניברסליים;
• בעת תכנון מערכות אנלוגיות גדולות, שיטת הצומת הפונקציונלית נשארת דומיננטית (ערכות IC מיוחדות, למשל, עבור מקלטי טלוויזיה).

בסיס עיצובי אחיד ל-FPGA ו-MABIS

עם זאת, למשימה של פיתוח בסיס עיצוב מעגל אחיד למערכות אנלוגיות עדיין יש פתרון; ננסה לבסס תיאורטית ולהראות כיוונים אפשריים ליישום מעשי של הרעיונות שהוצגו.

קודם כל, יש לבחור מודל מתמטי של מערכת אלקטרונית אנלוגית גדולה שיאפשר לזהות קבוצה קטנה של אלמנטים בסיסיים. בתחום הניתוח והסינתזה של מעגלים אלקטרוניים, אין למעשה חלופות למנגנון המתמטי של מערכות של משוואות דיפרנציאליות ליניאריות, שהוכר עוד בשנות השישים של המאה הקודמת [4, 5]. הבה נציין, עם זאת, שהרעיון של שימוש המוני מעשי במתודולוגיה זו עדיין לא כבש את מוחותיהם של כל המומחים.

מערכת של משוואות דיפרנציאליות מורכבת מיסודות, הקשרים ביניהם ומאופיינת במבנה מסוים. הבסיס היסודי של משוואות דיפרנציאליות נחקר במחצית הראשונה של המאה הקודמת במסגרת הדיסציפלינה המדעית של "אוטומציה". בתחום זה, נוצר יתרון כזה של משוואות דיפרנציאליות כמו איחוד: צורתן אינה תלויה במודל התהליך המתואר. עם זאת, בצורה הסטנדרטית של כתיבת משוואה דיפרנציאלית אין מידע חזותי על אופי הקשרים במערכת הנחקרת. לכן, שיטות לתצוגה ויזואלית של מבנה מערכות של משוואות דיפרנציאליות בצורת סוגים שונים של דיאגרמות פותחו במהלך פיתוח תורת הבקרה האוטומטית.

עד סוף שנות ה-60 של המאה העשרים התפתחה במלואה נקודת מבט מודרנית על הארגון המבני של מודלים של מערכות דינמיות [6]. היווצרותו של מודל מתמטי של המערכת מתחילה בחלוקתה לקישורים ובתיאורם לאחר מכן - או בצורה אנליטית בצורה של משוואות המקשרות בין כמויות הקלט והפלט של הקישור; או בצורה גרפית בצורה של דיאגרמות מנמוניות עם מאפיינים. בהתבסס על משוואות או מאפיינים של קישורים בודדים, משוואות או מאפיינים של המערכת כולה מורכבות.

קישורים של מערכות דינמיות שזוהו כאופייניות

שם היחידה	משוואת קישור y(t)=f(u(t))	פונקציית העברה W(s)=y(s)/u(s)	רכיבים אלמנטריים
יַחֲסִי	y(t)=ku(t)	Wп(s)=k	לא
שילוב	dy(t)/dt = ku(t); py = ku	Wi(s)=k/s	לא
מבדל	y(t)=k·du(t)/dt; y = kpu	Wд(s)=ks	לא
א-מחזורי סדר 1	(Tp+1)y = ku	W(s)=k/(Ts+1)
כפיית צו 1	Y = k(Tp+1)	W(s)=k(Ts+1)
שילוב אינרציאלי	p(Tp+1)y = ku	W(s) = k/[s(Ts+1)]
אינרציה מבדלת	(Tp+1)y = kpu	W(s) = ks/(Ts+1)
Izodromnoe	py = k(Tp+1)u	W(s) = k(Ts+1)/s
נדנוד, שמרני, א-מחזורי מסדר 2	(T2p2+2ξTp+1)y = ku	W(s)=k/(T2p2+2ξTp+1)

שימו לב שאם עבור דיאגרמה פונקציונלית המערכת מחולקת לקישורים על סמך הפונקציות שהם מבצעים, אז עבור תיאור מתמטי המערכת מפוצלת על סמך נוחות השגת התיאור. לכן, הקישורים צריכים להיות פשוטים (קטנים) ככל האפשר. מצד שני, כאשר מחלקים מערכת לקישורים, יש להרכיב תיאור מתמטי של כל קישור מבלי לקחת בחשבון את הקשרים שלו עם קישורים אחרים. זה אפשרי אם לקישורים יש כיווניות פעולה - כלומר. להעביר השפעה בכיוון אחד בלבד, מקלט לפלט. אז שינוי במצב של כל קישור אינו משפיע על מצב הקישור הקודם.

אם מתקיים התנאי לכיוונויות פעולת הקישורים, ניתן לקבל תיאור מתמטי של המערכת כולה בצורה של מערכת של משוואות עצמאיות של קישורים בודדים, בתוספת משוואות חיבור ביניהם. הקישורים הנפוצים ביותר (הטיפוסיים) נחשבים לקישורי א-מחזוריים, נדנודים, משתלבים, מבדילים והשהייה קבועה [6].

בעיית הקישורים האלמנטריים במודלים של צורת מערכת של משוואות דיפרנציאליות נחקרה על ידי מספר מחברים [7-9]. ניתוח מראה [10] כי עמדותיהם מסתכמות בעיקר באמירת עובדת קיומם של קישורים אופייניים ולימוד תפקידם בתהליך היווצרותם של מבנים מורכבים יותר. הבחירה לקבוצת היחידות האופייניות מתבצעת באופן שרירותי, ללא כל קריטריון. קישורים שונים כלולים ברשימות הקישורים האופייניים ללא הסבר או הצדקה, והמונחים "פשוטים" ו"אלמנטריים" משמשים גם הם באופן שווה לציון קישורים טיפוסיים (ראה טבלה). בינתיים, מחקר של קישורים "טיפוסיים" רבים של מערכות דינמיות באמצעות שיטות של מטריצות מבניות [10-12] מראה שרק שלושה קישורים - פרופורציונליים, משתלבים ומבדילים - אינם מכילים מחזורי מטריצה ​​במטריצות המבניות שלהם. לכן, רק הם יכולים להיקרא יסודיים. כל שאר הקישורים נבנים על ידי שילוב קישורים אלמנטריים.

לכן, אם קישור פרופורציונלי עם פונקציית העברה W_B(ש) = ק_B וקישור מבדל עם פונקציית העברה W_A(ש) = ק_As מחובר לפי מעגל משוב שלילי (איור 3), ואז פונקציית ההעברה המקבילה

לפיכך, התוצאה, עד לערכים של קבועי זמן, עולה בקנה אחד עם פונקציית ההעברה של הקישור הא-מחזורי מסדר ראשון. משמעות הדבר היא שניתן להשיג קישור זה על ידי חיבור קישורים פרופורציונליים והבדלים לפי מעגל עם משוב שלילי, ולכן לא ניתן להתייחס אליו כאלמנטרי.

אורז. 3. מעגל שווה של קישור א-מחזורי

את הקישורים הנותרים הכלולים בטבלה ניתן לבנות באותו אופן. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לתפקוד ההעברה של הקישור המתנודד (T²p² + 2ξTp + 1)y = ku. לפיכך, אם נחבר בסדרה שני קישורים א-מחזוריים עם פונקציות העברה שונות רק בקבועי זמן, אזי פונקציית ההעברה המקבילה תקבל את הצורה

לפיכך, התוצאה, עד לערכים של קבועי זמן, עולה בקנה אחד עם פונקציית ההעברה של הקישור הנחקר. כתוצאה מכך, ניתן להשיג קישורים מסדר 2 מתנודדים, שמרניים וא-מחזוריים על ידי חיבור קישורים מסדר ראשון. המשמעות היא שהם לא יכולים להיחשב אלמנטריים, למרות שמותר בעיקרון לקרוא להם טיפוסיים.

ניתוח התוצאות שניתנו בעמודה האחרונה של הטבלה מאפשר לנו להגיע למסקנה שניתן להשיג קישורים כגון א-מחזוריים, איזודרוםיים, כוחניים, אינרציאליים מבדילים ואינרציה משולבת באמצעות חיבור קישורים אלמנטריים. כדי להוכיח שניתן להשיג את פונקציות ההעברה של קישורים טיפוסיים אחרים על ידי חיבור קישורים אלמנטריים, יהיה צורך לנתח חיבורים של שלושה, ארבעה וכן הלאה קישורים לפי דיאגרמות חיבור אופייניות. ניתן לקבל את אותה תוצאה אם ​​ניקח בחשבון את החיבורים של קישורים אלמנטריים עם קישורים טיפוסיים מסדר ראשון. חלק מהמחקר הזה כבר נעשה; תוצאותיו מוצגות ב- [10].

לפיכך, הוכח כי על ידי חיבור קישורים אלמנטריים די פשוט להשיג את כל פונקציות ההעברה של מה שנקרא קישורים דינמיים סטנדרטיים. כתוצאה מכך, ניתן לסנתז מערכות דינמיות שרירותיות באמצעות אופרטורי הכפל והשילוב של שלושה קישורים אלמנטריים בלבד: פרופורציונלי, מבדיל ואינטגרציה. מסקנה זו היא בעלת חשיבות עקרונית, שכן היא קובעת את הבסיס היסודי הדרוש לבניית מערכות דינמיות ליניאריות מכל סדר, כולל מעגלים רדיו-אלקטרוניים. ואם מערכות דינמיות אמורות להיבנות ממגוון מצומצם של קישורים דינמיים, כמו במקרה של MABIS ו-PAIS, אז המסקנה המתקבלת חשובה במיוחד.

אורז. 4. פתרונות מעגלים פשוטים של יחידות אלמנטריות: א) מוסיף רב כניסות, ב) מגבר דיפרנציאלי (קישור פרופורציונלי), ג) מבדל (קישור מבדיל), ד) אינטגרטור (קישור משלב)

זה הופך להיות אפשרי לסנתז התקנים אנלוגיים שרירותיים מחמש יחידות פונקציונליות בלבד - מרובה, מוסיף, מכפיל, אינטגרטור ומבדיל (איור 4)! שימו לב שמוצג באיור. אין לתפוס 4 דיאגרמות כפתרונות מעגל מוכחים בפועל, אלא רק כהצדקה לאפשרות של החלפת קישורים אלמנטריים בתרשים פונקציונלי באלמנטים רדיו-אלקטרוניים בסיסיים. על ידי החלפת הקישורים האלמנטריים של מעגלים פונקציונליים עם עמיתיהם החומרה, ניתן לתכנן התקנים אנלוגיים עם מאפיינים מוגדרים.

דוגמה לסינתזה של מכשירים אנלוגיים

הבה נשקול דוגמה פשוטה מאוד של סינתזה של דיאגרמת מעגלים של התקן אנלוגי באמצעות מודל המצוין על ידי מערכת של משוואות דיפרנציאליות בצורה של טרנספורמציות לפלס של הצורה: x₀ = g, x₁ =x₀ - פי 2₂/s, x₂ = פי 10₁/s, x₃ =x₂ - פי 10₄/s, x₄ = פי 500₃/ ים.

x1	x2	x3	x4	x5
1	-(2/s)			1
10 / s	1
	1	1	-(10/s)
		500 / s	1

בואו נבנה מטריצה ​​מבנית של מערכת משוואות דיפרנציאליות זו ונדגיש את מחזורי המטריצה ​​באמצעות חיצים:
באמצעות המשוואות והמטריצה ​​המבנית, נשחזר את דיאגרמת הבלוק של המכשיר (איור 5). בהתאם למטריצה ​​המבנית, למערכת יש שני משובים שליליים: צומת 2 -> צומת 1 וצומת 4 -> צומת 3, בהתאמה. מאז דיאגרמת הבלוק באיור. 5 בנוי בתחילה על קישורים אלמנטריים; זה יכול להיחשב כתרשים פונקציונלי של מכשיר אלקטרוני.

אורז. 5. דיאגרמת בלוקים של המכשיר המסונתז (שלב אחר שלב)

מתוצאות הסימולציה (איור 6) של המעגל המסונתז ניתן לראות שעם הפרמטרים הנתונים הוא מורכב משני גנרטורים המחוברים בסדרה. כלומר, מכשיר פשוט מאוד, המורכב מארבע יחידות אינטגרציה בלבד, מבצע את הפונקציה המורכבת יחסית של אפנון תנודה בתדר נמוך עם תנודה בתדר גבוה.

שימו לב כי בעת תכנון וייצור MABIS ו-PA-IS אין צורך להשתמש באנלוגים של חומרה של יחידות אלמנטריות המיוצרות על מגברים תפעוליים, כמו באיור. 4, למרות שהם מפותחים בצורה הטובה ביותר על בסיס זה [13-16]. המבטיח ביותר הוא יישום אנלוגים לחומרה של יחידות יסודיות באמצעות רכיבים אופטואלקטרוניים, אם כי כל אפשרויות אחרות אפשריות.

אורז. 6. אוסצילוגרמה של המכשיר המסונתז

MABIS אוניברסלי ו-PAIS - זה אפשרי

לפיכך, אנו יכולים להבחין בחמישה מרכיבים אלמנטריים (פשוטים) של כל REA, התואמים לאופרטורים הבסיסיים של מערכות של משוואות דיפרנציאליות: כפל, בידול, אינטגרציה, חיבור ושכפול (ריבוי). מתודולוגיית התכנון עבור מכשירים אלקטרוניים אנלוגיים מניחה [10]:

• להשתמש כנתונים ראשוניים לתכנון מודל מתמטי בצורה של מערכת של n משוואות דיפרנציאליות מסדר ראשון (או משוואות דיפרנציאליות מסדר ראשון;
• בניית המטריצה ​​המבנית של המכשיר המתוכנן ואיתור מחזורי מטריצה;
• שחזור התרשים המבני של המכשיר המתוכנן;
• טרנספורמציה של תרשים מבני לתרשים פונקציונלי על ידי החלפת קישורים טיפוסיים בקבוצה של קישורים אלמנטריים;
• הפיכת הדיאגרמה הפונקציונלית של המכשיר המתוכנן לתרשים מעגלים חשמליים על ידי החלפת קישורים אלמנטריים ברכיבי יסוד חומרה מקבילים (אולי השימוש במערכות CAD מודרניות יאפשר לנו להימנע משלב זה על ידי סינתזה של הטופולוגיה ישירות מהתיאור הפונקציונלי);
• פיתוח הטופולוגיה של המכשיר המעוצב.

לגישה המוצעת יש מספר יתרונות מכריעים. לפיכך, הדיאגרמה הפונקציונלית של המכשיר המעוצב מסונתזת מהמערכת המקורית של משוואות דיפרנציאליות באמצעות טרנספורמציות מטריצות סטנדרטיות, אותן ניתן להזמין ולהמיר לאלגוריתם לחישובים אוטומטיים. תרשים המעגל החשמלי מסונתז מהדיאגרמה הפונקציונלית על ידי החלפת הקישורים הדינמיים היסודיים באלמנטים בסיסיים שווים. מודל מכשיר באמצעות כלי CAD יכול גם להקל משמעותית.

לפיכך, מכיוון שמערך היחידות היסודיות אינו רב, ישנה אפשרות ממשית לעצב MABIS ו-PAIS אוניברסליים. מה, בתורו, מפשט מאוד את העיצוב של מכשירים אנלוגיים ודיגיטליים לאנלוגיים ופותח אפשרויות אטרקטיביות להמשך הפיתוח של האלקטרוניקה בכלל.

ספרות

1. Alenin S., Ivanov V., Polevikov V., Trudnovskaya E. יישום של מכשירים אנלוגיים-דיגיטליים מיוחדים המבוססים על BIK MOS BMKtype N5515ХТ1. - ChipNews, 2000, מס' 2.
2. קורבאטוב. א. מעגלים משולבים אנלוגיים ניתנים לתכנות. החיים ממשיכים. - רכיבים וטכנולוגיות, 2000, מס' 2.
3. Petrosyants K., Suvorov A., Khrustalev I. מטריצות אנלוגיות ניתנות לתכנות מ-Lattice Semiconductor. - ChipNews, 2001, מס' 1.
4. Ku E.S., Sorer R.A. יישום שיטת משתני המצב לניתוח מעגלים. - TIEER, 1965, מס' 7.
5. Ilyin V.N. תכנון בעזרת מחשב של מעגלים אלקטרוניים. - מ.: אנרגיה, 1972.
6. יורביץ' אי.י. תורת הבקרה האוטומטית. - ל.: אנרגיה, 1975.
7. קורופטקין P.V. תורת הבקרה האוטומטית. - מ': בית ספר גבוה, 1973.
8. Voronov A.A., Titov V.K., Novogranov B.N. יסודות התיאוריה של ויסות ובקרה אוטומטיים. - מ.: בית ספר גבוה, 1977.
9. וורונוב א.א. תורת הבקרה האוטומטית. חלק 1. תורת מערכות בקרה אוטומטיות ליניאריות. - מ.: בית ספר גבוה, 1977.
10. משין ג.ת. יסודות מדעיים טבעיים של מיקרואלקטרוניקה אנלוגית. - מ.: MIEM, 2003.
11. שתכין ל.ג. מטריצות מבניות ויישומה במחקר מערכות. - מ.: הנדסת מכונות, 1974.
12. שתכין ל.ג. מטריצות מבניות ויישומה במחקר מערכות. - מ.: הנדסת מכונות, 1991.
13. מעגלים משולבים אנלוגיים. /אד. ג'יי קונלי. -מ.: מיר, 1977.
14. ג'יי לנק. מעגלים אלקטרונים. מדריך מעשי. - מ.: מיר, 1985.
15. נסטרנקו ב.ק. מגברים תפעוליים משולבים. - מ.: Energoizdat, 1982.
16. Horowitz P., Hill W. The Art of Circuit Design T. 1. - M.: Mir, 1983.

מחבר: ג' משין; פרסום: cxem.net

ראה מאמרים אחרים סעיף יישום של מיקרו-מעגלים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון ניו זילנד שיגרה רקטת חלל ראשונה 26.05.2017 ניו זילנד שיגרה את הרקטה הראשונה לחלל. השיגור התרחש מנמל החלל הפרטי הראשון בעולם. הוא שייך לחברת Rocket Lab האמריקאית, והוא שיגר את טיל האולטרה-לייט Electron. הקוסמודרום, שנבנה בשנה שעברה, מתוכנן לשמש לשיגור רכבי שיגור קלים במיוחד.

עוד חדשות מעניינות:

▪ המקום הכי נקי עלי אדמות

▪ תיירות חלל Virgin Galactic

▪ שילוב של לנתנום ומימן שבר את שיא מוליכות העל

▪ מל"טים ירחיקו להקות ציפורים משדות תעופה

▪ מקלט רדיו קוונטי יקלוט את האותות החלשים ביותר

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק מהאתר חשמלאי בבית. בחירת מאמרים

▪ מאמר ירח דבש. ביטוי עממי

▪ מאמר איך מריח אבק הירח? תשובה מפורטת

▪ מאמר אופנוע-טרקטור. הובלה אישית

▪ מאמר התקנת חיווט חשמלי במרתפים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר יחידת אספקת חשמל עם קבל מרווה, 220/3 וולט 0,5 אמפר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר

www.diagram.com.ua
2000-2024