Реферат: Требования, предъявляемые к Функциональной схеме Содержание

Требования, предъявляемые к Функциональной схеме


Содержание


ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОСНОВНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ

СХЕМЕ УРОВНЯ PCB..............................................................................................2

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ (РИСУНКИ).....................................................................2

Функциональные схемы блоков...........................................................................2

Предварительная топология..............................................................................2

Временные диаграммы, стыковка уровней........................................................3

МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИНТЕЗ ......................................................................................3

Моделирование цифровых линий.........................................................................3

Моделирование и синтез элементов аналогового тракта................................3

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ..............................................................................................3

ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ..........................................................4

Процедура входа в штатный режим работы, конфигурационная загрузка ....4

Система тактовой синхронизации, взаимодействие элементов в схеме,

режимы работы.................................................................................................4

Интерфейсы, назначение линий, передача данных............................................5

Назначение внешних органов управления и индикации ......................................5

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ...........................................5

Расчет общих требований .................................................................................5

Энергопотребление.................................................................................................... 5

Температурный анализ............................................................................................... 6

Длины линий.............................................................................................................. 6

Дополнительные требования ..................................................................................... 6

Расчет элементов цифрового тракта ..............................................................6

Модель ....................................................................................................................... 6

Шумы......................................................................................................................... 7

Устойчивость ............................................................................................................. 7

Передаточные характеристики .................................................................................. 7

Параметрический анализ............................................................................................ 7

Результаты.................................................................................................................. 7

Расчет элементов аналогового тракта............................................................7

Модель ....................................................................................................................... 7

Нелинейности............................................................................................................. 7

Шумы......................................................................................................................... 7

Передаточные характеристики .................................................................................. 7

Устойчивость ............................................................................................................. 8

Параметрический анализ............................................................................................ 8

Результаты.................................................................................................................. 8

Требования, предъявляемые к основной

функциональной схеме уровня PCB


Функциональная схема должна быть выполнена в формате MS Visio.


На рисунке должны быть обозначены:

• основные элементы (блоки, микросхемы, индикация,

управление). Для микросхем должно быть указано название (с

учетом корпуса), напряжения питания и потребляемые токи,

сверху можно также указать ее назначение;

• основные выводы микросхем (кроме земли, питания, NC);

• основные линии (сигналы) и шины. Линии должны быть

поименованы и, по возможности, соответствовать тем

названиям, которые будут приведены в СхЭ;

• для динамических линий и линий тактовой синхронизации

должен быть указан тип согласования;

• внешние интерфейсы с указанием названий линий, разъемов и

расположением выводов;

• перечень основных элементов с краткими комментариями (на

том же листе, что и указанные элементы);

• на последнем листе должны быть приведены используемые

типы согласований (схемы согласования и значения

номиналов) и соответствующая им физическая структура

линии (ширина и толщина проводника, толщина диэлектрика,

диэлектрическая проницаемость и т.д.)


Назначение рисунка функциональной схемы (совместно с описанием) заключается в формировании принципов работы устройства и особенностей его реализации.


^ Предварительная топология


Рисунок предварительной топологии (предварительного размещения

элементов на ПП) должен быть выполнен в формате MS Visio или

AutoCAD.


На рисунке должны быть обозначены:

• основные элементы, отраженные в функциональной схеме

(особенно большого размера). Для элементов должно быть

указано название;

• контур печатной платы, отверстия;

• основные размеры (если масштаб не 1:1)


Предварительная топология служит для проверки возможности размещения схемы в указанном корпусе.


^ Временные диаграммы, стыковка уровней


Рисунок с временными диаграммами должен быть выполнен в

формате MS Visio.


На рисунке должны быть обозначены:

• заголовок;

• схема передачи данных;

• таблица задержек;

• временная диаграмма;

• таблица стыковки уровней.


Временные диаграммы требуются для проверки выполнения условий приема/передачи данных (thold, tsetup). Стыковка требуется для проверки соответствия выходных уровней входным.


^ Моделирование и синтез


Моделирование цифровых линий


Моделирование цифровых линий должно быть выполнено при

помощи любой программы, поддерживающей IBIS модели, начиная с

v.3, например, Signal Explorer или HSpice. Кроме файлов

моделирования следует представить результаты в формате Acrobat

Reader.


В результаты должны входить:

• изображение схемы передачи и ее параметров;

• формы сигнала для трех задержек (min, typ, max);

• входные уровни.


Моделирование переключения цифровых линий требуется для формирования схемы согласования и требованиям к длинам линий.


^ Моделирование и синтез элементов аналогового тракта


Заранее определенных требований к моделированию аналоговых

элементов нет. Вид и цели моделирования определяются исходя из

конкретных требований к разрабатываемому устройству.


^ Перечень элементов


Перечень элементов должен быть выполнен в формате MS Excel.


Таблица должна иметь следующие поля:

• Part Number – название с учетом корпуса;

• Qty – количество данных элементов в схеме;

• Cost – ориентировочная стоимость у указанного ниже

дистрибьютора (желательно при различных партиях);

• Manufacturer – производитель;

• Mfr. URL – адрес производителя;

• Distributor – продавец;

• Dist. URL – адрес продавца;

• Description – краткое описание элемента.


Назначение перечня элементов заключается в предварительной оценке стоимости устройства и доступности компонентов, входящих в его состав.


^ Описание принципов работы устройства


Описание является приложением к рисунку функциональной схемы и должно быть выполнено в формате MS Word.


Процедура входа в штатный режим работы,

конфигурационная загрузка


Описание должно содержать последовательность действий при

включении питания, сброса и т.д. Если используются мс. FPGA, то

необходимо пояснить процесс конфигурационной загрузки (если он

не является стандартным).


Назначение данного пункта заключается в формировании принципов инициализации устройства и особенностей ее реализации. Это необходимо, т.к. часто основное внимание уделяется нормальному режиму работы и мало процедуре инициализации, что может привести к неисправимым на уровне ПП ошибкам.


^ Система тактовой синхронизации, взаимодействие

элементов в схеме, режимы работы


Данный пункт включает в себя:

• описание системы тактовой синхронизации, распределение линий синхронизации с указанием типов буферизации (fanout, PLL);

• описание элементов пересинхронизации (если используются) и взаимодействия элементов;

• пояснение выбора схемы синхронизации, ее качественные характеристики.


Назначение описания системы тактовой синхронизации заключается в формировании принципов взаимодействия цифровых элементов схемы.


^ Интерфейсы, назначение линий, передача данных


Данный пункт включает в себя:

• описание внешних и, возможно, внутренних интерфейсов

взаимодействия и передачи данных;

• назначение линий, участвующих в передаче данных,

управлении;

• принципы передачи данных и управления (стробы, адресация,

команды).


Описание интерфейсов служит более четкому представлению принципов управления устройством и передачи данных.


^ Назначение внешних органов управления и индикации


Данный пункт включает в себя:

• описание внешних органов управления (переключателей,

регуляторов, кнопок и т.д.);

• описание индикации (светодиодов, дисплеев и т.д.)


Описание внешних органов управления и индикации характеризует функциональность устройства с точки зрения пользователя.


^ Расчет характеристик и выбор параметров схемы


Расчет общих требований

Энергопотребление

Данный пункт представляет собой таблицу, выполненную в формате

MS Excel. Таблица должна иметь следующий вид:





Т.е. по горизонтали отмечены все напряжения питания, по вертикали элементы, а в самих ячейках находятся значения токов потребления.


Таблица, отражающая энергопотребление, необходима для расчета элементов цепей питания.


^ Температурный анализ


Температурный анализ заключается в определении температуры соединения (Junction Temperature) микросхем с большим потреблением.


Расчет включает в себя:

• построение модели распределения тепла;

• расчет элементов этой модели (т.е. термических

сопротивлений);

• расчет температуры полупроводниковых соединений внутри

микросхем и сравнение с допустимой температурой,

указанной в документации.


Температурный анализ необходим для проверки работоспособности устройства в реальных температурных условиях.


^ Длины линий


Данный пункт представляет собой перечень линий (сигналов) с указанием накладываемых на них требований по трассировке.


Требования могут иметь следующий вид:

• длина не более указанной;

• длина не менее указанной;

• выравнивание с другой линией.


Требования к длинам линий формируются из данных соответствующих временных диаграмм и обеспечивают необходимые условия для корректной передачи сигналов.


^ Дополнительные требования


Дополнительные требования включают в себя ограничения на размещение микросхем и другие ограничения, не вошедшие в перечисленные выше пункты.

Расчет элементов цифрового тракта Методика расчета определяется конкретными требованиями, предъявляемыми к устройству, и его типом. Некоторые из указанных ниже пунктов для конкретного устройства могут отсутствовать. Во

всяком случае, при разработке о них следует помнить.


Модель


Построение математической модели тракта является первым шагом

для дальнейшего исследования характеристик. На этом этапе следует

определить, какие именно факторы будут учитываться при расчетах.


^ Шумы

Следует определить основные значимые источники шума и их характеристики.


Устойчивость

Вопросы устойчивости имеют значение при проектировании цифровых элементов с обратными связями. Например, БИХ фильтры, АРУ и пр.


^ Передаточные характеристики

Передаточные характеристики имеют значение, если используется цифровая фильтрация.


Параметрический анализ

Для оптимизации параметров устройства в некоторых случаях используется параметрический анализ. Для этого необходимо выделить варьируемые параметры и целевую функцию.


Результаты

В конце расчета должны быть приведены окончательные результаты, в соответствии с которыми определяются конкретные детали реализации схемы.


^ Расчет элементов аналогового тракта


Нелинейности

Следует рассмотреть два вида нелинейных искажений:

• существенные НИ, которые определяют допустимые уровни

сигнала на входе и выходе каждого элемента в зависимости от

управляющих сигналов и прочих условий;

• несущественные НИ, которые определяют уровни

интермодуляции второго и третьего порядка.


Шумы

В общем случае следует рассмотреть следующие источники шумов,

выделив наиболее значимые из них:

• тепловой шум;

• собственные шумы источников сигнала;

• шумы по питанию и опорных источников;

• фазовые шумы (для конверторов и смесителей);

• шумы квантования (для АЦП).


^ Передаточные характеристики

В целом передаточные характеристики описываются S- параметрами,

в основном используемыми при моделировании. Однако, конечными

параметрами, отражающими характеристики тракта, служат

следующие:

• АЧХ;

• ГВЗ;

• Неравномерность (в указанной полосе);

• КСВ (для указанных частот);


Устойчивость

Как и для цифровой части, вопросы устойчивости имеют значение при проектировании элементов с обратными связями. Например, элементы PLL, АРУ и пр.


^ Параметрический анализ

Методы проведения параметрического анализа для аналогового тракта в целом те же, что и для цифрового. Определение целевой функции диктуется конкретными требованиями, приведенными в техническом задании. Обычно это увеличение динамического диапазона, соотношения сигнал/шум и т.д.

В целом, проектировать устройство следует таким образом, чтобы ограничивающие целевую функцию факторы были распределены по всему тракту, а не определялись бы каким-то одним элементом.


Результаты

В конце расчета должны быть приведены окончательные результаты, в соответствии с которыми определяются конкретные детали реализации схемы (номиналы, уровни, схемы и пр.)