Abstract
W referacie przedstawiono pojęcie i omówiono proces tworzenia wirtualnego prototypu urządzenia elektronicznego. Znaczny stopień skomplikowania współczesnych układów elektronicznych zmusza do korzystania z narzędzi symulacyjnych, które znakomicie przyspieszają procesy przygotowywania dokumentacji produktu współczesnej elektroniki. Większość zawartych w referacie przykładów dotyczy czołowego produktu firmy Intusoft pakietu programowego ICAP/4 Windows.
1. Wprowadzenie
Dostawcy narzędzi EDA kontynuują swoją ekspansję w dziedzinie innowacji dla sektora badawczo-rozwojowego (R&D), nawet podczas częściowej recesji. Główna przyczyna tego stanu rzeczy? Znaczny stopień skomplikowania projektów i konieczność szybkiego ich wdrażania (time to market). Inne czynniki obejmują uznaną innowacyjność układów krzemowych, usprawnione techniki projektowania i wytwarzania płytek drukowanych. Jak można dotrzymać kroku tym tendencjom? Jeszcze nie tak dawno w raportach Gartner Dataquest można było przeczytać, że 38% projektantów elektroników używa płytek próbnych, przy czym większość z nich stanowią konstruktorzy układów analogowych. Ale dzisiaj jest już inaczej, zdecydowanie rośnie zainteresowanie symulacją układów analogowych i mieszanych, rozpoczynającą się od stworzenia schematu i zakończoną symulacją błędów. Równocześnie, laboratoryjne prototypy ciągle są zdolne spełniać swoją rolę w procesie projektowania urządzenia.
2. Co to są wirtualne prototypy?
Wirtualny prototyp (VP) jest pojęciem odnoszącym się na ogół do włączenia projektu elektronicznego do sekwencji działań zapewniających zgodność z wymaganiami podczas projektowania płytki i procesu produkcyjnego. Ale tutaj ta definicja obejmuje wiele etapów więcej. VP otwiera drogę do naśladowania na komputerze projektowania w świecie rzeczywistym, wprowadzanie poprawek do projektu przy użyciu dowolnych technik, analizę produkowalności, i osiągnięcia integralności między projektem płytki drukowanej (PCB) a ostateczną postacią produktu.
Istotnie, VP obejmuje wykonanie solidnego projektu zgodnego z wymaganiami. Poza wszystkimi innymi czynnikami, umożliwia sprawdzenie wszystkich wymagań, integralności sygnału i wymagań produkowalności ostatecznej płytki drukowanej (PCB). Natomiast prototyp laboratoryjny na płytce, zbudowany w miejsce VP, nie daje odpowiedzi na wszystkie pytania. Należy pamiętać, że taka płytka jest skonstruowana z wykorzystaniem jednego zestawu elementów, w jednej temperaturze i przy określonym wzajemnym ułożeniu elementów.
Wirtualne projektowanie i symulacja zaczyna się od narysowania schematu ideowego, co polega na wybraniu żądanych elementów o przygotowanych symbolach graficznych, elementów zebranych w bibliotekach złożonych z wielu tysięcy pozycji. Modele programowe to modele matematyczne zawierające wszystkie dane wymagane przez symulator, dane umożliwiające opis ich działania w warunkach rzeczywistych. Przewody, szyny danych i punkty pomiarowe są również dołączane do schematu wraz z różnymi sygnałami pobudzającymi (stymulatorami), takimi jak sygnały liniowo narastające i opadające, sinusoidalne, fale o dowolnym przebiegu, sygnały o modulowanej częstotliwości i sygnały cyfrowe, wszystko stosownie do dyspozycji projektanta. Lokomotywą symulacji jest ustalona procedura, konstruktor może zaznaczyć dowolny punkt układu i kliknąc nań, aby obejrzeć występujące w nim sygnały elektryczne, które są przenoszone do innego programu narzędziowego przeglądarki przebiegów. Narzędzie do przeglądania przebiegów przystosowuje się do wielu analiz. Jako przykłady można podać dziedzinę czasu (symulacja analogowa i cyfrowa) oraz częstotliwości, statyczny punkt pracy i przemiatanie stałoprądowe.
Różne wersje projektu mogą być szybko stworzone na podstawie schematu podstawowego, na potrzeby różnych zadań, takich jak początkowa korekcja błędów, powrotne testowanie, projektowanie płytki drukowanej i spełnienie wymagań niezawodnościowych. Co istotne, narzędzie wprowadzania schematu umożliwia takie operacje jak kopiowanie, wycinanie, wklejanie i obracanie elementów, a także wyświetlanie danych statycznych punktów pracy, specjalnych symboli i przebiegów bezpośrednio na rysunku schematu. Te narzędzia również umożliwiają skuteczne sterowanie procesem projektowania i doborem właściwych elementów, które w przypadku przeciwnym mogą stać się przyczyną defektów.
Co więcej, wiele narzędzi korekcji błędów umożliwia szybką zmianę wartości podzespołów lub parametrów i kolejną symulację w zmienionych warunkach. Nowe przebiegi mogą zastępować uprzednie wyniki lub są wyświetlane na nowym wykresie.
Przemiatanie może być szybko zrealizowane przez wypełnienie okna dialogowego, w którym podaje się zakres zmienności elementu lub jego parametrów w postaci skokowej (np. w zakresie 100?1000 w 100 krokach). Ta właściwość może być rozszerzona na nested sweep czyli taki sposób przemiatania, w którym podczas kolejnych kroków następuje zmiana innego elementu. W efekcie są generowane rodziny przebiegów, a wartości elementów zwykle są wyświetlane przy odpowiadających im przebiegach.
Co więcej, specjalne cechy optymalizacyjne zawarte w symulatorach analogowych automatycznie obliczają wartości elementów biernych (np. kondensatorów i rezystorów) na podstawie zadanych przez projektanta kryteriów. Jako przykład można podać wyznaczenie takich elementów, przy których margines fazy będzie równy 45°, wzmocnienie napięciowe 100, a pasmo przenoszenia 12 kHz i maksymalny przerzut 250 mV.
Inne etapy, które eliminuje VP, to zbieranie elementów, przygotowywanie roboczych wersji schematu i potrzeba zebrania wielu składników pomocniczego wyposażenia (generator sygnałowy, oscyloskop, analizator sygnałów, zasilacz i analizator widma), a także przyrządy laboratoryjne do przechwytywania sygnałów w różnych krytycznych punktach. Przy wykorzystaniu VP, wszystkie dane pochodzące z analiz są osiągalne w przeglądarce przebiegów (w jednym oknie) i w dowolnym czasie. Niektórzy dostawcy narzędzi EDA również dostarczają wirtualne przyrządy odniesienia do wszystkich wymienionych uprzednio funkcji. Taka praktyka naśladuje tok postępowania z fizycznym modelem laboratoryjnym, ale na twoim komputerze.
Patrząc dalej, narzędzia do przetwarzania mogą zrealizować złożone operacje na przebiegach elektrycznych, takie jak rozbudowane operacje matematyczne, filtrowanie, transformację Fouriera, wykresy Bodego, przebiegi wzmocnienia i margines fazy. Dobra przeglądarka przebiegów udostępnia również dane liczbowe takie jak odstęp pomiędzy zboczami sygnałów, średnie napięcie, prąd szczytowy i czas narastania. Kilka przeglądarek sygnałów analogowych i mieszanych jest w stanie wyświetlić przebiegi wzajemnej relacji niezależnych wielkości, takich jak zależność stałoprądowego współczynnika wzmocnienia prądowego tranzystora od temperatury.
3. Niezbędne składniki
Jak postępować, jeżeli dostawcy narzędzi EDA nie dostarczają wszystkich potrzebnych modeli elementów? To nie zawsze wygląda źle, ale dostawcy umieszczają w takich sytuacjach wiele narzędzi do tworzenia modeli. Dla celów projektów analogowych, dołączenie istniejących lub nowych symboli graficznych używanych w symulacji modeli znalezionych na stronach internetowych producentów układów scalonych jest możliwe. Użytkownik może wprowadzić dane wytwórcy elementu do odpowiedniego okna dialogowego i w wyniku otrzymać stosowny model elementu dyskretnego, takiego jak tranzystor bipolarny złączowy, prostownik sterowany, tranzystor polowy MOS lub diak. Uzyskane parametry mogą być modyfikowane do specjalnej postaci. Język C-code i język B-element są innymi narzędziami modelowania do tworzenia elementów analogowych. Czasem można nawet użyć innego osiągalnego elementu, który może być zbliżony w działaniu do żądanego. W dziedzinie cyfrowej, krzemowe układy scalone ASIC, FPGA i układy submikronowesą często dostarczane przez producentów w postaci zestawów zawierających szeroki asortyment modeli podzespołów. Języki VHDL i Verilog również zapewniają elastyczność modelowania układów scalonych o wielkim stopniu scalenia, zarówno cyfrowych jak i mieszanych, analogowo-cyfrowych.
Projektowanie interdyscyplinarne może być również prowadzone przy użyciu symulatorów układów elektronicznych. Wymaga to zastosowania pewnych trików wprowadzanych w stadiach początkowych. Mogą być symulowane funkcje obejmujące ruch, bezwładność, sprężystość, obciążenie, moment bezwładności, współczynnik tarcia, ciśnienie, a także operacje matematyczne, wyrażenia wielomianowe, funkcje przenoszenia, sumowanie i powielanie oraz funkcje logiczne.
4. Weryfikacja projektu
Narzędzia do automatyzacji projektowania pomagają osiągnąć sytuację, w której wirtualny prototyp jest, z punktu widzenia kilku kluczowych kwestii, gotowy do produkcji. W projekcie układu analogowego, zaczyna się od analizy wrażliwości, która wskazuje jak jeden element w związku z innym wywołuje zmiany zachowania układu. To może pomóc wykryć elementy, najbardziej wrażliwe, które znajdują się w krytycznych obszarach projektu. Analiza szumowa i analiza zniekształceń może przynieść odpowiedź odnośnie zachowania pewnych typów elementów analogowych. Analiza położenia zer i biegunów, analiza czwórnikowa i analiza z wykorzystaniem wykresów Smitha zapewniają wgląd w stabilność układu i efekty linii transmisyjnych. W projektach układów cyfrowych, statyczna analiza czasowa bada koordynację czasową i problemy związane z synchronizacją pośród sygnałów i elementów. Większość takich analiz nie może być przeprowadzona na płytce prototypowej.
Dodając do wirtualnego prototypu analizy, takie jak Monte Carlo, analizę najgorszego przypadku lub wartości ekstremalnych, uzyskuje się dla projektu analogowego lub mieszanego oceny wpływu zmienności elementów lub wartości parametrów (chociażby takich jak współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora lub temperatura) na właściwości projektowanego układu. Rodziny krzywych, histogramy, skumulowane wykresy i dane liczbowe wspomagają wgląd w projektowane urządzenie i jego zachowanie w warunkach rzeczywistych. Konstruktor może teraz spojrzeć do założeń i skorygować niektóre tak, aby układ w pełniejszy sposób spełnił oczekiwania, a tym samym by ryzyko występowania błędów produkcyjnych było jak najmniejsze.
Ostatecznie, synteza błędów i generacja wektorów testowych pomaga w testowaniu projektu VP. Zarówno w świecie analogowym jak i cyfrowym, jest to dokonywane przez testy. Wysoki, niski, właściwa wartość i inne wyniki przetaczają się przez cały projekt. Warunki testów są symulowane, a podzespoły i węzły układu niespełniające dopuszczalnych tolerancji są oflagowywane, podobnie jak inne błędy znalezione podczas kolejnych testów.. W projektowaniu analogowym, kryteria spełnia / nie spełnia są ustalane przez konstruktora przy wykorzystaniu wymagań technicznych produktu jak i zarówno intuicji. Po uruchomieniu analizy Monte Carlo lub analizy najgorszego przypadku granice zmienności sygnału w istotnych węzłach mogą być skorygowane.
Kiedy konstruktor jest przekonany o prawidłowym działaniu swojego wirtualnego prototypu, to może konstruować płytkę drukowaną lub budować aktualną płytkę prototypową dla celów testowych.
Rozkład elementów na płytce drukowanej (PCB), prowadzenie ścieżek, DFM, DFA i analiza integralności sygnału SI (Signal Integrity) na potrzeby płytki przekraczają ramy niniejszego artykułu. Krótko, wszystkie te modne skróty prowadzą do zapewnienia właściwego wytworzenia płytki drukowanej (PCB), maksymalnej redukcji szkodliwych efektów elektrycznych, które mogą wystąpić na jej ścieżkach. Czynniki mające wpływ na produkowalność zawierają ograniczenie wysokości elementów, krytyczne położenie elementów wrażliwych na ciepło, ułożenie elementów blokujących zasilanie możliwie jak najbliżej końcówek zasilających, odpowiednią grubość ścieżek w celu przeciwdziałania przegrzaniom, minimalne odstępy pomiędzy wyspami lutowniczymi a ścieżkami i krawędziami płytki, ochronne pokrycia uodporniające na czynniki środowiskowe, oddzielenie masy analogowej od cyfrowej i wiele innych.
Na potrzeby projektantów układów cyfrowych, narzędzia SI symulują ciągi impulsów pochodzące z zastępczego wyjściowego elementu cyfrowego, które są transmitowane do stosownego odbiornika dołączonego do końca ścieżki. SI ostatecznie mierzy i wskazuje pasożytnicze efekty w płytkach, włączając w to opóźnienie propagacji, pojemność linii przesyłowej, międzyścieżkową indukcyjność wzajemną i przesłuch. Konstruktor lub projektant płytki może wprowadzić reguły projektowe i zasady elektryczne do dowolnego narzędzia projektowania PCB, a naruszenia zasad będą automatycznie oznaczone w dokumentacji.
Oczywiście, projektanci układów analogowych chcieliby poznać w wyniku analizy SI rezystancje, pojemności, indukcyjności, impedancje i przesłuchy tak, aby uwzględnić je w schemacie w postaci modeli analogowych i linii transmisyjnych dołączonych do schematu oryginalnego. Cóż, to się jeszcze nie stało z VP, i to z dwóch powodów. Po pierwsze, elementy analogowe mają różne wrażliwości na sygnały cyfrowe, poziomy impedancji i pojemności niż elementy typowo cyfrowe, co powoduje, że narzędzia SI nie mają w ich przypadku zastosowania. Po drugie, o ile wiadomo, to nie ma jeszcze automatycznych narzędzi dokonujących zwrotnej korekty podzespołów elektrycznych na schematach analogowych. Są to zadania dla przyszłych rozwiązań EDA.
Ostatecznie, jeżeli ktoś jest mocno przywiązany do prototypów materialnych, to można to dopuścić w przypadku małych i prostych projektów. Ale dla bardziej złożonych, użycie prototypów wirtualnych (VP) może być ogromną pomocą w maksymalizacji niezawodności produktu finalnego.
Pakiet programowy ICAP (IsSpice) zawiera programy służące do analizy i syntezy układów elektronicznych przy użyciu komputera IBM-PC lub innego zgodnego z tym standardem. Jest to pakiet programów do projektowania układów elektrycznych i elektronicznych. IsSpice "potrafi" obliczyć wszystkie prądy i napięcia w układzie, a w pewnych przypadkach również takie wielkości jak np. opóżnienie grupowe. Dzięki powyższym właściwościom program IsSpice pełni funkcję "płytki prototypowej". Umożliwia zasymulowanie pomiarów wielu parametrów, tak jak w układzie rzeczywistym i wielu innych testów, które są często niemożliwe do wykonanie na płytce prototypowej. Program IsSpice należy do najpopularniejszych narzędzi CAE - komputerowego wspomagania prac inżynierskich.
IsSpice - analiza układów
Obecnie program IsSpice jest jednym z najbardziej zaawansowanych programów symulacji układów elektronicznych, analogowych i mieszanych (analogowo-cyfrowych). Program realizuje analizy stałoprądowe (charakterystyki statyczne), zmiennoprądowe (charakterystyki dynamiczne - częstotliwościowe), analizy stanów przejściowych I analizy parametryczne (tolerancje, czułości i wrażliwości). Wyniki analiz mogą być, przy wykorzystaniu programu Intuscope, wyświetlane jako rodziny krzywych. IsSpice może działać interakcyjnie na komputerze IBM PC, pracującym w systemie operacyjnym Microsoft Windows. Pełny cykl złożony z etapów: symulacji, przeglądania przebiegów i edycji jest realizowany w wyniku działania wewnętrznego programu zarządzającego. Instrukcje typu menu prowadzą użytkownika umożliwiając zaprogramowanie jednej lub więcej analiz. Raz rozpoczęta analiza może być doprowadzona do końca lub może być w dowolnym momencie przerwana. Po wprowadzeniu niezbędnych korekt może być ponownie rozpoczęta; wszystko to odbywa się bez wychodzenia z programu IsSplce.
Rys. 1. Schemat układu analizowanego w wersji DEMO Programu lsSpice
W wersji demonstracyjnej IsSpice'e jest prowadzona analiza układu, którego schemat przedstawiono na rys.1. Dane układu w postaci sieci połączeń (zbioru wejściowego programu) są przedstawione poniżej:
*SAMPLE.cir
*#save V(5) V(11) @D3[id] @D3[p] V(3) V(6) @R14[i] @R14[p]
*#save V(8) @R15[i] @R15[p] V(1) V(2) @C3[i] @C3[p] @R16[i]
*#save @R16[p] @V6[i] @V6[p] V(9) @R17[i] @R17[p] @V7[i] @V7[p]
*#save V(4) @R18[i] @R18[p] @V9[i] @V9[p] @Q5[icc] @Q5[ib] @Q5[ie]
*#save @Q5[cs] @Q5[p] @Q6[icc] @Q6[ib] @Q6[ie] @Q6[cs] @Q6[p] @Q7[icc]
*#save @Q7[ib] @Q7[ie] @Q7[cs] @Q7[p] @R13[i] @R13[p] @V6[i]
*#alias V_3 v(3)
*#VIEW AC V_3
*#VIEW AC PH_V_3 = phase(V_3)
*#VIEW TRAN V_3
*#alias V_11 v(11)
*#VIEW AC V_11
*#VIEW AC PH_V_11 = phase(V_11)
*#VIEW TRAN V_11
*#alias V_1 v(1)
*#VIEW AC V_1
*#VIEW AC PH_V_1 = phase(V_1)
*#VIEW TRAN V_1
*#alias V_6 v(6)
*#VIEW AC V_6
*#VIEW AC PH_V_6 = phase(V_6)
*#VIEW TRAN V_6
*#VIEW TRAN I_V6
*#alias I_V6 @V6[i]
*#alias V_8 v(8)
*#VIEW AC V_8
*#VIEW AC PH_V_8 = phase(V_8)
*#VIEW TRAN V_8
.AC DEC 20 1 1G
.TRAN 1n 200n
.CONTROL
SAVE ALL ALLCUR ALLPOW
ALIAS VCESAT V(11)-V(8)
.ENDC
.PRINT TRAN VCESAT
.PRINT AC Vdb(V_3) phase(V_3)
.PRINT AC Vdb(V_11) phase(V_11)
.PRINT AC Vdb(V_1) phase(V_1)
.PRINT AC Vdb(V_6) phase(V_6)
.PRINT AC Vdb(V_8) phase(V_8)
.PRINT TRAN V_3
.PRINT TRAN V_11
.PRINT TRAN V_1
.PRINT TRAN V_6
.PRINT TRAN I_V6
.PRINT TRAN V_8
C3 1 2 .01u
D3 5 11 DLASER
.MODEL DLASER D N=2
Q5 4 3 0 QN2222
.MODEL QN2222 NPN BF=105 BR=4 CJC=12.2P CJE=35.5P IKF=.5
+IKR=.225 IS=15.2F ISE=8.2P NE=2 NF=1 NR=1 RB=1.49 RC=.149
+RE=.373 TF=500P TR=85N VAF=98.5 VAR=20 XTB=1.5
Q6 5 4 6 QN2222 Temp=40
Q7 11 6 8 QN2222
R13 2 3 390
R14 3 6 470
R15 8 0 50
R16 6 0 300
R17 9 3 820
R18 5 4 1K
V6 1 0 DC=1 AC=1 PULSE 0 1 0 0 0 50N 100N
V7 9 0 DC=-4
V9 5 0 DC=5
.END
W przypadku rezystorów, kondensatorów i diod - dwie liczby (w kolejności malejących potencjałów lub w kolejności: anoda, katoda - diody), a w przypadku tranzystorów pierwsze trzy liczby (w kolejności: kolektor, baza, emiter) oznaczają numery węzłów, do których jest dołączony element. Kolejne liczby oznaczają wartości rezystancji lub pojemności (elementy bierne) albo typ elementu czynnego. Wszystkie liczby określające wielkości fizyczne są przeważnie wpisywane bez jednostek, zgodnie ze zwyczajami amerykańskimi - z kropką jako znakiem oddzielającym część całkowitą od ułamkowej, domyślnie w jednostkach podstawowych, np. prąd w [A], napięcie w [V], pojemność w [F]. W celu uproszczenia zapisu stosuje się tylko przedrostki jednostek, np. zapis wartości pojemności kondensatora równej 3,3 nF ma postać 3.3n lub 3.3N; program nie rozróżnia małych i dużych liter. Korzysta się z czcionek o stałej szerokości (Courier New). W celu rozróżnienia zapisu przedrostków mili- i maga- przyjęto, ze są one zapisywane, odpowiednio m lub M i meg lub MEG. Jako symbol przedrostka mikro- stosuje się literę U, małą lub dużą. Nie można stosować odstępów między liczbą a literą, co często prowadzi do konfliktów z osobami dokonującymi stylistycznej redakcji tekstów zawierających takie wydruki. Drugą grupę danych zbioru wejściowego stanowią nazwy analiz, jakie mają być przeprowadzone oraz sposób przedstawienia wyników tych analiz. Poniżej przedstawiono fragment zbioru obejmujący te dane. Nazwy analiz są zaliczane do poleceń, odpowiednie linie zbioru wejściowego zaczynają się od kropki. Występują tu dwie analizy: .AC (analiza zmiennoprądowa) i .TRAN (analiza stanów przejściowych) oraz żądania drukowanie wyników (.PRINT). Pozostałe linie, zaczynające się od gwiazdki (*) mają jedynie charakter komentarzy, można pisać w nich dowolne teksty; tu wykorzystano je w celu poinformowania, że V(4) oznacza napięcie (V) na emiterze (E) tranzystora 03 itd., słowo "alias" jest również tylko wyjaśnieniem.
Analiza zmiennoprądowa (.AC):
.AC DEC 20 1 1G
obejmuje symulację działania układu pobudzanego sygnałami sinusoidalnymi o amplitudzie 1 V w zakresie częstotliwości od 1 Hz (1) do 1 GHz (1G), zmiana częstotliwości następuje w sposób logarytmiczny (DEC) dla 20 wartości częstotliwości w każdej dekadzie. Natomiast w analizie stanów przejściowych:
.TRAN 1n 200n
jest prowadzona symulacja badania odpowiedzi układu na impuls prostokątny o podanych parametrach. Parametry źródła sygnału pobudzającego są podane w postaci:
V6 1 0 DC=1 AC=1 PULSE 0 1 0 0 0 50N 100N
co oznacza, że do węzłów 1 i 0 jest dołączone źródło sygnału o charakterze źródła napięciowego, które może pracować jako źródło napięcia stałego 1 V, generator sygnału sinusoidalnego o amplitudzie 1 V lub jako generator impulsu prostokątnego o amplitudzie 1 V bez składowej stałej, o czasach opóźnienia, narastania i opadania równych zeru oraz czasie trwania równym 50 ns powtarzanym co 100 ns. Badane jest zachowanie układu pobudzanego takim impulsem. Czas badania wynosi 200 ns, a krok wynosi 1 ns.
IntuScope - przeglądanie wyników symulacji
Program IntuScope umożliwia Interakcyjne przeglądanie wyników symulacji na ekranie o dużej rozdzielczości. Program IsSpice przechowuje w pamięci wszystkie rezultaty procesu symulacyjnego. Po zakończeniu programu Intuscope odczytuje wszystkie zbiory i czeka na dalsze instrukcje. Każdy przebieg może teraz być przedstawiony na ekranie lub może być (na życzenie) przedstawiony w formie drukowanej na papierze. Oprócz obrazowania przebiegów czasowych prądów i napięć IntuScope umożliwia wyświetlanie wielkości będących rezultatami działań algebraicznych na wielkościach symbolizujących prądy I napięcia. Na tym samym wykresie mogą być zobrazowane przebiegi odpowiadające symulacji w różnych temperaturach. Na wykresach mogą byt stosowane osie liniowe i nieliniowe (logarytmiczne). Wykresy mogą przedstawiać krzywe histerezy i rodziny krzywych jak z charakterografu. Odpowiednie instrukcje wywołujące przedstawienie wyników analizy układu wg rys.1 mają postać:
.PRINT AC Vdb(V_3) phase(V_3)
.PRINT AC Vdb(V_11) phase(V_11)
.PRINT AC Vdb(V_1) phase(V_1)
.PRINT AC Vdb(V_6) phase(V_6)
.PRINT AC Vdb(V_8) phase(V_8)
.PRINT TRAN V_3
.PRINT TRAN V_11
.PRINT TRAN V_1
.PRINT TRAN V_6
.PRINT TRAN I_V6
.PRINT TRAN V_8
Instrukcje żądają przedstawienia na ekranie wyników analizy zmiennoprądowej (AC), tj. charakterystyki częstotliwościowej amplitudy Vdb I fazy phase napięć w różnych punktach układu oraz wyników analizy stanów przejściowych (TRAN) - kształtów impulsów napięciowych w oznaczonych węzłach.
Rys. 2. Przebiegi czasowe i częstotliwościowe w różnych punktach układu
PreSplce - biblioteki i modele elementów
Program SPICE w swej wersji pierwotnej (uniwersyteckiej) zawiera modele elementów biernych i czynnych. Oznaczenia modeli obejmują prawie cały alfabet, w tym C jako kondensatory, D jako diody, a R jako rezystory. Na przykład, model matematyczny rezystora zawiera cztery liczby, są to: wartość rezystancji (R), liniowy współczynnik temperaturowy (TC1), kwadratowy współczynnik temperaturowy (TC2) i ekspotencjalny współczynnik temperaturowy (TCE). Te dane umożliwiają obliczenie rezystancji w dowolnej temperaturze otoczenie R(T) wg wzorów;
R(T) = R*[1 + TC1*(T-Tnom) + TC2*(T-Tnom)2]
R(T) = R*1,01[TCE(T-Tnom)]
Wzory są stosowane alternatywnie. Jeżeli model zawiera TC1 i TC2, to nie zawiera TCE i odwrotnie.
Elementy czynne są modelowane z wykorzystaniem elementów biernych i źródeł sterowanych. Dostępne są źródła napięciowe i prądowe, sterowane i niezależne. Źródła sterowane są używane do modelowania wzmacniaczy, np. źródło napięciowe sterowane napięciem doskonale może symulować wzmacniacz operacyjny, a źródło napięciowe sterowane prądem - przetwornik sygnału prądowego na napięciowy (wzmacniacz transrezystancyjny).
W uzupełnieniu standardowej wersji SPICE umożliwiającej modelowanie elementów półprzewodnikowych (diody, tranzystory bipolarne. tranzystory polowe złączowe i MOS) wersja komercyjne IsSpice umożliwia modelowanie m. in. tranzystorów MESFET z GaAs, cewek i transformatorów dużej mocy, idealnych przełączników i tranzystorów BSIM MOSFET.
Każda kopia programu IsSplce zawiera bibliotekę złożoną z kilku tysięcy popularnych typów elementów takich jak tranzystory bipolarne, stabilistory (diody Zenera), tranzystory MOSFET dużej mocy, stabilizatory napięcia, tyrystory I triakl, rdzenie transformatorowe, wzmacniacze operacyjne, komparatory napięciowe i transoptory.
Oznaczenia elementów, stosowane w bibliotece, są zbliżone do oznaczeń firmowych, np. popularny tranzystor 2N2222A jest oznaczony jako QN2222A, a tranzystor 2N2907A występuje pod nazwą QP2907A; pierwsza litera (Q) oznacza tranzystor bipolarny, a druga (N lub P) określa jago budowę (n-p-n lub p-n-p). Wszystkie elementy schematu zastępczego są obliczane na podstawie zawartych w bibliotece danych liczbowych "standardowego tranzystora" lub tranzystora "z katalogu", np. dane liczbowe tranzystora QN2222A zawierają 27 parametrów.
Dane zawarte w liniach zaczynających się od gwiazdki, są jedynie komentarzem, przydatnym podczas przygotowywania zbiorów wejściowych, które są tekstowym opisem schematu; program "nie widzi" tych danych. Na podstawie wymienionych wartości liczbowych - parametrów modelu są określane wszystkie parametry elektryczne diody, takie jak prądy przewodzenia (przy różnych wartościach napięcia przewodzenia) i pojemności (dla różnych wartości napięcia wstecznego) oraz są obliczane wartości tych parametrów dla różnych temperatur otoczenia. Wszystkie formuły obliczeniowe są zawarte w programie.
Program PreSpice, jako część pakietu ICAP, częściowo automatyzuje proces tworzenia własnej biblioteki użytkownika. Po wprowadzeniu przez użytkownika danych zawartych w katalogach producentów, następuje weryfikacja wartości parametrów stosowanych w programie. Program podaje kilka wariantów zachowania się elementów. Użytkownik sam wybiera jeden ze sposobów charakteryzacji elementu. Tworzy się wówczas zbiór danych zawierający wyrażenie .MODEL. Biblioteka elementów zawiera modele diod, tranzystorów bipolarnych, tranzystorów małosygnałowych polowych złączowych, tranzystorów MOSFET dużej mocy, wzmacniaczy operacyjnych i komparatorów napięciowych. Lista nie jest zamknięta, tworzone są ciągle nowe modele. Parametry wszystkich elementów, którymi operuje PreSpice, mogą być w dowolnej chwili wyświetlone na ekranie lub wydrukowane na papierze.
Przed pojawieniem się komputerów droga od pomysłu układu elektronicznego do działającego zgodnie z naszymi wymaganiami urządzenia była najeżona licznymi trudnościami. Trzeba było dokonać (z konieczności przybliżonych) obliczeń, zdobyć elementy potrzebne do montażu próbnej wersji układu, zmontować ten układ i poddać go testom. Najczęściej wyniki prób wskazywały na konieczność dokonania pewnych zmian na schemacie - i cały opisany przed chwilą cykl musiał być powtórzony.
Pojawienie się pierwszych komputerów (przypominam, że byty to wielkie szafy obliczeniowej często mniejszej od dzisiejszego biurkowego peceta) spowodowało, że podjęto próby zaprzęgnięcia ich do prac projektowych jako pierwsze pojawiły się komputerowe symulatory. Przykładem może tu byt powstały w 19 roku na uniwersytecie Berkeley w Kaliforni SPICE (Simulation Program with Integrated Clrcuits Emphasis czyli program symulacji do układów scalonych) - do chwili obecnej światowy standard w dziedzinie symulacji do układów analogowych. Byty to czasy, kiedy program wprowadzało się do maszyny w postaci pliku kart perforowanych, a wynikiem wydruk z drukarki wierszowej - komputerowe kreślenie schematu lub danych wyjściowych było mato opłacalne ze względu na bardzo drogie (i trudno dostępne) graficzne urządzenia wejścia-wyjścia.
Sytuacja poprawia się w latach osiemdziesiątych. Komputery osobiste (głównie z IBM PC) rozwiązały problem wprowadzania danych i prezentacji wyników w postaci przyjaznej dla użytkownika. Pojawiły się programy do rysowania schematów (edytory schematów) i graficznego przetwarzania danych wyjściowych (postprocesory graficzne), co dało szansę przeniesienia znacznej części pracy projektowej z laboratorium do komputera. Przykładem kompletnych systemów do komputerowej symulacji układów elektronicznych mogą być pakiety ICAP produkowane od wielu lat przez amerykańską firmę Intusoft. W skład każdego pakietu wchodzą:
- SpiceNet - edytor schematów elektrycznych,
- PreSplce - moduł odpowiedzialny za obsługę bibliotek i niektórych rodzajów analiz,
- IsSplce - jedna z kilku opracowanych przez Intusoft implementacji wspomnianego już światowego standardu Berkeley SPICE na komputery zgodne IBM PC oraz Apple Macintosh,
- IntuScope - postprocesor graficzny umożliwiający nie tylko prostą prezentację wyników, również bardzo skomplikowane operacje danych otrzymanych z symulatora lub przygotowanych przez użytkownika.
Rys. 1. Edytor schematów SpiceNet
Najważniejsze cechy modułów pakietów ICAP
SpiceceNet (rys.1) umożliwia wprowadzenie dowolnego schematu układu elektronicznego. Bogate biblioteki symboli umożliwiają umieszczenie na schemacie każdego elementu - w rzadkich przypadkach (niestandardowy (zespół) możemy sami stworzyć symbol graficzny i dołączyć go do bibliotek. Jeżeli układ nie mieści się na jednym arkuszu, możemy go oczywiście rozrysować na kilku arkuszach. Nie musimy się martwić o uciążliwe czynności typu unikalne numeracja węzłów układu lub też elementów w nim występujących. SpiceNet pomaga nam nawet w stworzeniu zbioru wejściowego do IsSpice'a zawierającego instrukcje sterujące procesem symulacji. Przygotowywanie ich "na piechotę" jest czynnością bardzo czasochłonną i stwarzającą możliwości popełnienia trudnych do wykrycia błędów.
Rys. 2. Postprocesor graficzny IntuScope
Kiedy uruchomimy symulator (oczywiście z poziomu edytora!), przesymulujemy wprowadzony w edytorze układ i opracujemy graficznie wyniki, SpiceNet może jeszcze dla nas coś zrobić: wprowadzić wykresy przebiegów sygnałów na schemat. Jest to bardzo ważna cecha ułatwiająca przygotowanie dokumentacji projektu. Skoro już mówimy o dokumentacji, SpiceNet umożliwia wydruk schematów na dowolnym graficznym urządzeniu wyjściowym (drukarce mozaikowej, laserowej lub ploterze). PreSpice wykonuje za nas pracę może nie tak bardzo spektakularną, ale bardzo Istotną: przejrzenie zbioru wejściowego i dołączenie do niego z bibliotek modeli wszystkich elementów elektronicznych występujących w układzie. Umożliwia również wykonanie analizy Monte Carlo - ustalenie wpływu losowych zmian parametrów elementów na pracę całego układu. IsSpice zajmuje się procesom symulacji, którego wynikiem mogą być wartości napięć w węzłach układu i prądów płynących przez jego gałęzie (analiza stałoprądowa - DC), dane obrazujące zachowanie się układu w zależności od częstotliwości pracy (analiza zmiennoprądowa - AC) lub przebiegi pojawiające się w wybranych punktach układu (analiza stanów przejściowych - TRAN). Wyniki otrzymujemy (jak w każdej wersji SPICE'a) w postaci zbioru tekstowego. Symulatory IsSpice ilustrują rozwój standardu: wersje 1.41 (dla IBM PC-pracuje nawet na poczciwym XT) oraz 1.5 (dla Macintosha) są realizacjami Berkeley SPICE 2G.6, natomiast IsSpice3-Berkeley SPICE 3F.2. Co różni te standardy? Bardzo wiele: większa liczba wbudowanych w symulator modeli, możliwość symulacji behawioralnej (na podstawie znanej funkcji, a nie struktury) oraz w trybie mieszanym (układy cyfrowe i analogowe na jednym schemacie), większa szybkość symulacji. Dodatkowo, w najnowszym symulatorze usunięto pewne niedogodności oraz dodano kilka istotnych cech: możliwość podglądu dowolnych parametrów elementów, organizowanie symulacji w pętli programowej oraz graficzny podgląd wyników już w trakcie symulacji.
Postprocesor graficzny IntuScope (rys.2) daje nam możliwość przetworzenia tekstowej postaci wyników (nie muszą one pochodzić z IsSpice'a!) na dogodną dla nas postać graficzną oraz dokonania na nich różnorodnych obliczeń - od sumowania kilku przebiegów poprzez różniczkowanie i całkowanie, do obliczenia dyskretnej transformaty Fouriera (DFT). Wyniki naszej pracy można wydrukować na dowolnym urządzeniu wyjściowym oraz (o czym już wspomniałam) wyeksportować do edytora schematów.
Najnowsze wersje pakietów ICAP-ICAP/4 Windows, ICAP/4 NT oraz ICAP/4 Macintosh stanowią przełom w dziedzinie symulacji, oferują zupełnie nową jakość - pełną interakcyjność. Dzięki niej symulator może do złudzenia imitować stół laboratoryjny.
Program ICAP/4-Windows-demo "odkryliśmy" dzięki artykułowi w ReAV nr 12/1996. Pobraliśmy go ze strony www Intusoftu - w wersji 8.3.9-b.1726. Jest to pokazna aplikacja, która, naszym zdaniem, powinna być zainstalowana na komputerze każdego elektronika. Mimo, że wersja demo ma istotne ograniczenia (maks. 20 elementów - lecz często pracuje przy większej liczbie elementów, brak niektórych funkcji - np. wykresów Smitha, itd.), to jest znakomitym narzędziem dla elektroników. Mnogość opcji programu wykorzystywanych do przeprowadzania symulacji i dobrej wizualizacji uzyskiwanych wyników powoduje, że z programem należy się dość długo "oswajać", tym bardziej, że aplikacja jest po angielsku. Poza tym, część zastosowanej terminologii matematyczno-statystycznej oraz informatycznej, wymaga od użytkownika niemałej wiedzy z tego zakresu. Dlatego, aby w pełni wykorzystać to narzędzie, należy być odpowiednio przygotowanym do korzystania z niego. Podstawowym przeznaczeniem aplikacji jest przeprowadzanie symulacji układów elektronicznych. Zatem kluczow rolę odgrywa znajdujca się w programie biblioteka modeli elementów i podzespołów. W wersji 1726 była ona bardzo mała - tylko 150 elementów. Natomiast w wersji 8.3.10-b o numerze 1965 - to się radykalnie zmieniło i biblioteka elementów zawiera ich już ponad 1200. Jest to bardzo dobra wiadomość, tym bardziej, że spośród np. elementów analogowych, w bibliotece s takie, które masowo są stosowane w Europie. Daje to możliwość polepszenia >jakości symulacji<, gdyż można symulować tym programem układy w oparciu o modele bardziej zbliżone do praktycznie stosowanych w układach elektronicznych. Nawiasem mówiąc, zdobycie modelu elementu zgodnego z tym programem i odpowiadające elementowi, który chcemy zastosować w układzie praktycznym, nie jest często zadaniem łatwym. Korzystanie z takiego programu, przy założeniu trafnego doboru modeli elementów, pozwala na znaczne uproszczenie projektowania i analizy układów elektronicznych, a nawet sprawia, że staje się ono bardziej komfortowe, dokładne i wszechstronne, jednym słowem - nowoczesne. Ponadto umożliwia szybkie wygenerowanie (i dostęp) obszernej dokumentacji - analizy wyników symulowanego układu. Zmniejsza istotnie czas zużywany na dobór elementów w projektowanym układzie, ponieważ skutki zmian elementów (tzn. zmiany parametrów układu) można szybko prześledzić w samym programie- bez czasochłonnych wymian elementów i częstych, żmudnych pomiarów, w kolejnych układach próbno-prototypowych. Uważamy, że w >Radioelektroniku< nie powinno brakować informacji, a nawet całych artykułów, na temat tak uniwersalnych aplikacji dla elektroników, jak np. ICAP/4. Nam wystarczył dość krótki artykuł nt. tego programu, aby się nim dokładniej zainteresować. Szersza jego prezentacja na łamach ReAV (z praktycznymi przykładami), stanowiłaby z pewnością - tak uważamy - b. ciekawą propozycję dla elektroników i to bardzo edukującą. Warto dodać, że ta wersja ICAP/4 jest bezpłatna, co ma swoje znaczenie, przede wszystkim dla młodszego pokolenia elektroników.
Stali Czytelnicy
Od redakcji: W odpowiedzi na sugestię Czytelników wkrótce zamieścimy szersze omówienie pakietu programowego ICAP/4.
Notatka z Radioelektronika 6/2003 wg www.radioelektronik.pl
Program Magnetic Designer jest przystosowany do projektowania cewek o określonej indukcyjności pracujących w obecności dowolnych kombinacji składowych stałych i zmiennych prądu. Najbardziej typowe zastosowania programu obejmują projektowanie cewek filtrów i transformatorów zasilaczy impulsowych.
Program Magnetic Designer jest przeznaczony do projektowania uzwojeń warstwowych, nawijanych na rdzeniach ma gnetycznych o prostokątnym lub okrągłym kształcie obszaru uzwojeń. W typowym projekcie korzysta się z rdzeni ferrytowych kubkowych, torroidalnych, rdzeni EI lub EE, rdzeni C i rdzeni ferromagnetycznych laminowanych EI (rys. 1).
Program jest przystosowany do projektowania jednofazowych, wielouzwojeniowych transformatorów pracujących w zakresie małych i wielkich częstotliwości, nawet powyżej 1 MHz. Typowe zastosowania obejmują transformatory sieciowe 60 Hz (50 Hz) o rdzeniach laminowanych, transformatory pracujące przy 400 Hz o rdzeniach typu C i transformatory oraz cewki o rdzeniach ferrytowych do zasilaczy impulsowych wielkiej częstotliwości.
Na rys. 2 przedstawiono wzajemne ułożenie rdzenia i uzwojenia dla przypadku rdzenia z prostokątnym oknem. Typowo, cewki są nawijane na karkasach lub są formowane do kształtu rdzenia i następnie mocowane na rdzeniach tworząc podzespół w ostatecznym kształcie.
Rdzeń przedstawiony na rys. 2 jest rdzeniem typu E z prostokątną kolumną (post) środkową. Może być on zbudowany z kształtek E-I laminowanych lub ferrytowych. Podstawowy proces projektowania przy użyciu Magnetic Designera jest stosowany w przypadku wielu innych typów rdzeni, takich jak rdzenie kubkowe (garnkowe), które mają środkową kolumnę okrągłą. Przekrój typowego transformatora lub cewki indukcyjnej przedstawiono na rys. 3. Puste przestrzenie po obu stronach karkasu są nazywane marginesami końcowymi. Należy zwrócić uwagę, że izolacja między uzwojeniami (przekładka) rozszerza marginesy. To rozwiązanie jest stosowane do zwiększenia odstępu między przylegającymi uzwojeniami w celu uniknięcia możliwości przebicia napięciowego wynikającego z bliskości powierzchni.
Przedstawiono trzy uzwojenia. Pierwsze i ostatnie uzwojenia są nawinięte typowym drutem nawojowym (magnet), każde ma 30 zwojów. Środkowe uzwojenie jest dwuzwojowe foliowe. Cewka ma izolację między kolejnymi warstwami oraz przekładki do izolacji indywidualnych uzwojeń i zabezpieczenia ostatniego uzwojenia. Budowa cewki jest określona przez wysokość okna, które jest wypełnione zwojami. Współczynnik wypełnienia jest określany jako stosunek wysokości uzwojenia do wysokości okna. Magnetic Designer umożliwia wybór z szerokiego asortymentu dostępnych drutów nawojowych typów: Heavy Formvar, Small Formvar i Litz o wymiarach 1040 AWG (europejskie szeregi wymiarowe są również dostępne); kwadratowe (square and doublesquare) druty nawojowe są o wymiarach do 30 AWG; ścieżki drukowane (na płytkach PCB) są określane grubością warstwy miedzi, minimalną szerokością ścieżki, minimalnym odstępem ścieżek i grubością PWB; folie mogą być określane różną grubością. Można stworzyć własną tablicę drutów z innym średnicami. Na przykład, druty kwadratowe mogą być edytowane w celu opisu wirtualnego dowolnego formatu prostokątnego. Można również opisać tablicę z nietypowym zestawem wymiarów. Uzwojenia mogą być również nawijane jednocześnie dwoma lub więcej drutami (bifilarne i multifilarne).
Trzy opcje izolacji umożliwiają użytkownikowi określenie grubości izolacji, grubości przekładki i szerokości marginesów. Jeżeli są uzwojenia wielowarstwowe, izolacja międzywarstwowa może być umieszczana pomiędzy wszystkimi warstwami folii. Magnetic Designer wybiera dane rdzeni bezpośrednio z baz danych obejmujących dane mechaniczne, geometryczne i magnetyczne tysięcy różnych rdzeni. Można wprowadzać własne geometrie rdzeni, materiały i druty.
Po wybraniu rodziny rdzeni i materiału oraz wprowadzeniu danych zawierających wymagania elektryczne, Magnetic Designer wykonuje dzialania obliczeniowe używając skutecznych algorytmów. Program wybiera geometrię rdzenia, stosunek liczb zwojów, wymiary drutu i liczbę kolejnych przybliżeń w celu spełnienia wymagań projektowych przy uwzględnieniu wzrostu temperatury i wypełnienia okna. Po zakończeniu obliczeń, program szacuje takie parametry charakterystyczne, jak szczytowa gęstość strumienia magnetycznego, składowa zmienna gęstości strumienia magnetycznego, rezystancja stałoprądowa uzwojenia, rezystancja przy wielkiej częstotliwości (uwzględnienie naskórkowości),straty w uzwojeniu (zarówno stało- jak i zmiennoprądowe), straty w rdzeniu, indukcyjność rozproszoną, pojemność uzwojenia, masę, sprawność, temperaturę podczas pracy i współczynnik procentowy zapełnienia okna. Dane techniczne uzwojenia i parametry elektryczne mogą być wyświetlane, przenoszone do edytora tekstów lub drukowane na drukarce. Charakterystyka uzwojenia obejmuje fizyczny opis projektu transformatora wraz z takimi danymi, jak rozmiary rdzenia, rodzaj materiału rdzenia, długość szczeliny, uzwojenia, średnica drutu itp. Specyfikacja parametrów obejmuje gęstość strumienia, indukcję magnetyczną, rezystancje uzwojeń dla prądu stałego i sygnałów wielkiej częstotliwości dla każdego uzwojenia, straty w rdzeniu i miedzi oraz sprawność.
Magnetic Designer ponadto tworzy model SPICEa i symbol schematowy zaprojektowanego obiektu, umożliwiający używanie go w projektach układów elektronicznych przygotowywanych przy użyciu popularnych edytorów schematów i symulatorów analogowych. Demonstracyjna wersja programu Magnetic Designer ma właściwości wersji pełnej, produkcyjnej za wyjątkiem:
ograniczonej bazy danych rdzeni,
braku danych w formie arkusza kalkulacyjnego Excel
użytkownik nie może zmieniać i uzupełniać bazy danych.
Przykład projektowania transformatora zasilacza impulsowego
Przetwornica stanowi zasadniczą część zasilacza impulsowego o napięciu wyjściowym 5 V i prądzie wyjściowym do 10 A. Minimalne napięcie wejściowe wynosi 110 V. Maksymalna wartość współczynnika wypełnienia przebiegu zasilającego, przy napięciu wejściowym 110 V, została ograniczona do 50%. W celu uzyskania średniego napięcia wyjściowego 5,5 V (napięcie wyjściowe powiększone o spadek napięcia na prostowniku), transformator musi dawać na uzwojeniu wtórnym napięcie o wartości szczytowej 11 V, czyli 11 V podczas trwania dodatniej połówki i -11 V podczas połówki ujemnej (przy wypełnieniu 50%). Prąd w uzwojeniu wtórnym transformatora wynosi zatem 10 A przy napięciu +11 V i zero przy napięciu -11 V. Wartość składowej stałej prądu, przy wypełnieniu 50%, wynosi zatem 5 A. Przykład dotyczy projektowania transformatora do przetwornicy spełniającego następujące wymagania techniczne:
| Typ rdzenia | Pot (kubkowy) |
| Materiał rdzenia | F |
| Maksymalny wzrost temperatury uzwojenia [oC] | 50 |
| Maksymalna temperatura otoczenia [oC] | 55 |
| Moc wyjściowa [W] | 55 |
| Częstotliwość [kHz] | 40 |
| Napięcie na uzwojeniu pierwotnym [V] | 110 |
| Wartość skuteczna prądu pierwotnego [A] | 0,5 (dc) i 0,5 (ac) |
| Napięcie na uzwojeniu wtórnym [V] | 11 |
| Wartość skuteczna prądu wtórnego [A] | 5 (dc) i 5 (ac) |
| Indukcja maksymalna [Gauss] | 3000 |
Rys. 4. Przekrój uzwojenia transformatora Trafo_55W
Rys. 5. Dane konstrukcyjne transformatora Trafo_55W
Po zakończeniu projektu jest generowany model matematyczny transformatora - SPICE model (rys. 6) oraz raport końcowy.
Rys. 6. Model Spice transformatora Trafo_55W
Program Magnetic Designer w wersji ewaluacyjnej jest dostępny bezpłatnie na stronie internetowej firmy Intusoft pod adresem www.intusoft.com
Cezary Rudnicki
Programy symulacji i analizy rodziny ICAP/4Windows skracają czas opracowania przez eliminację konieczności budowy rzeczywistych modeli opracowywanego urządzenia.
Projektowanie współczesnych układów elektronicznych wymaga wysokiej klasy oprogramowania komputerowego, pracującego na komputerach klasy PC ostatniej generacji, zapewniającego dobrą efektywność i łatwość pracy, gwarantując jednoczenie wysoką jakość, niezawodność oraz ekonomiczność produkcyjną. Gwałtowny rozwój komputerów klasy PC spowodował dostosowanie oprogramowania do ich możliwości i optymalnego wykorzystywanie ich parametrów, przez co czas przygotowywania projektu stał się porównywalny z czasem pracy osiągalnym uprzednio na wielkich stacjach roboczych.
Zastosowanie systemów operacyjnych takich jak Microsoft Windows umożliwiło standaryzację programów pod względem interfejsu graficznego użytkownika i ich współpracę dzięki łatwej wymianie danych i mechanizmom sprzężeń dynamicznych. Powoduje to, że programy dla elektroników współpracują z oprogramowaniem dla mechaników, jak również z programami biurowymi. Na przykład konstruktor części mechanicznej urządzenia przygotowuje zarys płytki drukowanej lub obudowy dla elektronika, a ekonomista łatwo oblicza koszt wykonania całego projektowanego układu, zaś osoba kierująca opracowaniem ma możliwość optymalnego rozdziału zadań, kontroli ich realizacji i optymalnego wykorzystania wszystkich posiadanych środków produkcyjnych. Nowoczesny, przyjazny w użyciu interfejs graficzny umożliwia szybkie nauczenie się korzystania z oprogramowania, a zastosowanie ikon graficznych, rozwijalnego i intuicyjnego menu (najwłaściwszego dla danej sytuacji projektowej) na łatwe, efektywne i sprawne przygotowanie projektu układu lub urządzenia.
Cechy pakietu Test Designer
Test Designer jest kompletnym pakietem programowym, najbardziej rozbudowanym w rodzinie pakietów ICAP/4Windows, obejmującym wszystkie opcje, biblioteki i dodatki programowe. Zawiera on:
