Устройство для синтеза электронных схем

 

Союз Советских

Социалистических

Ресиублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1>860001 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 03. 10. 79 (21) 2826464/18-24 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹

G 03 В 13/04

Государствеииый комитет

СССР по дедам изобретеиий и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 300881. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 3008.81 (53) УДК 62-Ьо (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.М.Афонина, Е.Л.Глооиозов, A.Ä.Èâ ников и В.Г.Ссорин

Московский институт электронного ашинйтроения (71) Заявитель (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ СИНТЕЗА ЭЛЕКТРОННЫХ

СХЕМ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в области автоматизации проектирования электронных схем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для синтеза электронных схем, содержащее последовательно соединенные модель исходной схемы, блок измерения показателя качества. блок анализа показателя качества. блок выбора направления поиска и блок организации приращений, последовательно соединенные блок проверки экстремума и измеритель экстремума и последовательно соединенные блок управле-. ния и блок проверки ограничений, выход которого соединен со вторым входом блока анализа показателя качества, подключенного вторым выходом ко входу блока проверки экстремума, первым выходом — к второму входу измерителя экстремума, а третьим выходом — ко второму входу блока проверки ограничений, второй выход блока проверки экстремума соединен с первым входом блока управления. второй выход блока измерения показателя. качества соединен с первым входом модели исходной схемы (1).

Однако известное устройство не может быть применено для решения задачи структурного синтеза электрон. ных схем. так как данная задача требует совершенно иной постановки и, следовательно, другой технической реализадии.

Постановка задачи в этом случае сводится к следующему. Имеется управляемая модель электронной схемы с заданным набором входных параметров, выполняющая определенную логическую

15 функцию. Необходимо получить модель схемы, выполняющую ту же логическую функцию, но с улучшенными относительно некоторых критериев (технических требований) выходными характеристи20 ками.

Для решения поставленной задачи необходимо ввести понятие дискретной вычислительной среды (ДВС), которая представляет собой совокупность точек, к каждой из которых подключены токоограничивающий резистор и источник.питания. Если между данными точками включить выводы компонентов схемы, то получится управляемая мо30 дель исходной электрической схемы.

ВВ0001 работа которой может быть описана системой М дифференциальных уравнений, составленных по методу узловых потенциалов. Здесь М вЂ” число внутренних узлов :.измы, т.е. Узлов, не подключенных к источнику питания. Основываясь на понятии IIBC. можно сделать вывод, что для заземленного узла схежя значения токоограничивающего резистора и источника питания равны нулю. Для узла схемы, не подключенного к источнику питания, значение резистора стремится к бесконечности.

В этом пространстве узлов необходимо предусмотреть возможность расширения модели исходной схемы путем подключения между ее внутренними 15 узлами резистивно-полупроводниковой структуры, имеющей и выводов, а также возможно"ть вращения резистивнополупроводниковои структуры в пространстве внутренних узлов. Тогда задача параметрической оптимизации становится лишь частной задачей структурного синтеза.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, Указанная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные блок ограничения тока, блок набора базисных структур, переключатель, блок памяти и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя экстремума, а первый и второй выходы — co вторыми входами соответственно блока памяти и блока управления, выход которого соединен со вторым входом переключателя, вторыми выходами подключенного к соответствующим вторым входам модели исходной схемы, причем выход блока органиэации приращений соединен со вторым входом блока наба- Щ ра базисных структур, вторым и третьим выходами подключенного к третьим входам соответственно измерителя экстремума и модели исходной схемы.

На чертеже представлена блок-схема устройства для синтеза электронных схем.

Устройство содержит модель 1 исходной схемы (модель схемы представлена аналоговой вычислительной машиной, на которую набирается система М дифференциальных уравнений, где N — - число внутренних узлов схемы), блок 2 измерения показателя качества, где вычисляются выходные характеристики схемы, оптимизатор 3, блок сравнения 4, блок 5 памяти, блок 6 набора базисных структур, состоящий иэ полупроводниковой структуры (диода,транзистора и т.д.) и И регулируемых

2 резисторов, подключенных,к каждому выводу полупроводниковой структуры, которые вместе с блоком 7 ограничения тока определяют способ, режим включения и тип пОлупрОВОдникОвОЙ cTp ктм ф5 ры. Блок 7 ограничения тока состоит из источника питания и переменного сопротивления, например потенциометра, служащего для задания тока, вырабатываемого блоком питания. Сведения о характере изменения параметров (резисторов) поступают в модель исходной схемы на (М+1)-ый вход. Переключением контактов в переключателе 8, который работает под действием сигнала, поступающего на его К-ый вход из блока управления, добиваются их различных сочетаний. В свою очередь оптимизатор содержит блок 9 управления, блок 10 проверки ограничений, блок 11 анализа показателя качества, блок 12 проверки экстремума, блок 13 выбора направления поиска. блок 14 организации приращений и измеритель

15 ycтремума

Синтез схем осуществляется следующим образом.

Если известна система уравнений, описывающих работу схемы, то на АВМнабирается модель 1 исходной схемы в виде системы М дифференциальных уравнений, составленных по методу узловых потенциалов для каждого из М внутренних узлов (внутренним узлом называется узел, к которому не подключен источник напряжения). На АВМ набираются также уравнения для узла, образованного подключением блока 7 ограничителя тока и одного из выводов полупроводниковой структуры. Чтобы иметь возможность изменять модель 1 исходной схемы путем подключения к внутренним узлам различных выводов полупроводниковой структуры, необ,ходимо в каждое уравнение расширенной таким образом системы добавить по и слагаемых, соответствующих этим выводам.

B результате решения данной системы могут быть вычислены наиболее важные характеристики схемы: время переходных процессов, потребляемая схемой мощность, нагрузочная способность, помехоустойчивость V помехоустойчивость V и температурная

ЛОМ стабильность.

В переключателе 8 контакты попарно замкнуты а-а, б-б,... N-И что соответствует начальному состоянию синтеэируемой схемы. После пуска устройства блок 2 формирует тест-сигнал, который подается на вход управляемой модели 1 исходной схемы. и сигналы

Управления поступают на блок 10 для проверки условий заданных ограничений (технических требований) на перечесленные ранее характеристики схемы. В ответ на входной сигнал V решается система (М+1)-го уравнения и вырабатывается выходная характерис" тика Ч, которая автоматически измеряется блоком 2 и поступает на измеритель 15, а также на блок 11, где определяется суммарное отклонение те860001 кущей хаРактеРистики от заданной.Это выполняется в блоке 11 по командам, вырабатываемым блоком 9 управления.

Вычисленное значение отклонения от цели с блока 11 в двоична-цифровом коде пересылается в блок 13 для опРеделения дальнейшего направления поиска. Это,достигается путем сравнения вычисленного значения отклонения от цели со значением данного отклонения на предыдущем шаге оптимизации и определения знака Разности. Если знак Разности отрицательный (для случая минимизации характеристики Ч, для случая максимизации характеристики знак разности положительный), то данный шаг оптимизации признается удачным, в этом случае измерителем 15 запоминается направление варьируемого параметра на данном шаге и осуществляется переход к изменению следующего управляемого параметра блока 6 в соответствии. с ранее выбранным направлением поиска.

Это осуществляется выдачей соответствующих команд с блока .14 на блок 6.

Полученное значение управляемого параметра, поступающее с й-го выхода блока 6 на (М+1)-ый вход модели

1, приводит .к изменению ее состояния. Если знак разности положительный (отрицательный), то данный шаг оптимизации оценивается как неудачный. В этом случае блоком 14 изменяется направление поиска по данному параметру и выдается команда блоку

6 на изменение состояния модели 1.

Блок 10 служит для проверки заданных ограничений на измеряемые блоком

2 выходные характеристики схемы g

Это делается с целью определения работоспособности схемы, т.е. проверяется, выполняет ли синтезирующая схема ту же логическую Функцию, что и исходная схема. Если характеристики находятся в границах их,допустимых значений. то с блока 10 на блок

11 поступает сигнал разрешения вычисления величины отклонения от це- ли. В противном случае блоком 10 вырабатывается сигнал,. запреЩающий Данные вычисления, и подается сигнал на блок 13, по которому данный шаг оптимизации оценивается в блоке 13 как неудачный.

Таким образом, процесс автоматического поиска экстремума является итерационным многошаговым процессом, скорость сходимости которого зависит оТ ВЫбранного метода оптимизации, а следовательно, от структуры оптимизатора 3. Поэтому для эффективной работы данного устройства мсжЕт быть использован многоканальный оптимизатор.

Работа устройства прекращается, как только будут перебраны возможные варианты замыкания контактов, о чем сообщает блоку управления сигнал из блока 4, в котором происходит не только сравнение значенИй экстремумов на каждом этапе переключения контактов, но и проверяется, достигнуто ли конечное состояние в процессе переключения контактов. В итоге работы устройства из блока 5 осуществляется выборка характеристики, отвечающей техническим требованиям, параметров и конфигурации оптимальйо. синтезированной схемы.

Использование предлагаемого устройства в задачах проектирования электронных схем позволяет путем ис- ., ключения ручного способа синтеза значительно повысить качество проекти15 рования, сократить сроки разработки электронных схем. формула изобретения

Устройство для синтеза электроъных схем, содержащее посЛедовательно со20 единенные модель исходной схемы, блок измерения показателя качества, блок анализа показателя качества. блок выбора направления поиска и блок организации приращений, последовательно соединенные блок проверки экстремума,и измеритель экстремума и последовательно соединенные блок управления и блок проверки ограничений, выход которого соединен со вторым входом блока анализа показателя качества. подключенного вторым выходом ко входу блока проверки экстремума, первым выходом — к второму входу -измерителя экстремума, а третьим выходом — к второму входу блока проверки ограничений, второй выход блока проверки экстремума соединен с первым входом блока управления, второй выхоц блока измерения показателя качества соединен с пеовым входом модели исходной

40 схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью Расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит последовательно. соединенные блок ограничения тока, блок набора

45 базисных .структур, переключатель, блок памяти и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя экстремума, а первый и второй выходы — со вторыми входами соответственно блока памяти и блока управления, выход которого соединен со вторым .входом переключателя, вто рыми выходами подключенного к соответствующим вторым входам модели исходной схемы, причем выход блока организации приращений соединен со вторым входом блока набора базисных структур, вторым и третьим выходами подключенного к третьим вхопам сооТветственно измерителя экстремума и

Щ модели исходной схемы.

Источники информации.. принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

Р 276523 .кл-.G 05 В 13/02, 1968

45 прототип) °

860001

Составитель A.Лацев

Редактор А.Лежнина Техред A..Ьч Корректор . р М.шароши

Закаэ 7546/71 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент". г.ужгород, ул.Проектная.4