PCB3. Схемотехника и моделирование
Длительность дисциплины: 42 ак.ч.
Аннотация
Модуль начинается с освоения методов построения чистовой принципиальной схемы через иерархическое и многолистовое проектирование по принципу «сверху-вниз» с использованием портов, шин и межлистовых соединений. Слушатели изучают процедуры аннотирования компонентов, настройку кросс-референсов для удобной навигации между листами, а также методы поиска и подстановки параметров компонентов из библиотек с последующей компиляцией проекта. Отдельный блок посвящен смешанному аналого-цифровому моделированию (SPICE), где слушатели учатся настраивать симуляцию переходных процессов, строить амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и выполнять измерения токов и напряжений в схеме. Завершается модуль изучением Signal Integrity (SI) анализа для высокочастотных цепей, включая оценку отражений сигнала и перекрестных помех (crosstalk). В результате слушатели приобретают навыки не только создания сложной многостраничной схемы, но и её всесторонней верификации — от правильности соединений до электрических характеристик и целостности сигналов.
Знания и умения, полученные в результате изучения
после освоения моудля, слушатели будут:
Знать:
- Принципы иерархического и многолистового проектирования («сверху-вниз»): назначение портов, шин, межлистовых соединений.
- Методы аннотирования компонентов и настройки кросс-референсов для навигации по многостраничным схемам.
- Порядок компиляции проекта: этапы проверки, типовые ошибки и способы их устранения.
- Основы смешанного аналого-цифрового моделирования (SPICE): типы анализов (переходные процессы, АЧХ), измерительные функции (ток, напряжение).
- Физические основы SI-анализа (Signal Integrity): причины отражений, перекрестных помех (crosstalk), влияние топологии и согласования линий на целостность сигнала.
Уметь:
- Проектировать многостраничные принципиальные схемы с иерархической структурой, используя порты и шины для связей между листами.
- Выполнять аннотирование компонентов на всей схеме и настраивать кросс-референсы для быстрого перехода между листами.
- Осуществлять поиск компонентов в библиотеках, подставлять корректные параметры (Value) и проводить компиляцию с анализом ошибок.
- Настраивать SPICE-симуляцию: выбирать тип анализа, задавать параметры (время, частотный диапазон), выполнять измерения токов и напряжений в узлах схемы.
- Запускать SI-анализ для высокочастотных цепей и интерпретировать результаты (формы сигналов, уровни помех, отражения).
Иметь навыки:
- Построения чистовой иерархической схемы, готовой к передаче в PCB-редактор.
- Навигации по многостраничному проекту с помощью кросс-референсов без потери контекста.
- Верификации схемы на этапе компиляции: быстрого обнаружения и исправления «висячих» цепей, несоответствий портов и шин.
- Проведения предварительного электрического анализа схемы средствами SPICE до начала трассировки платы (сокращение итераций перепроектирования).
- Оценки целостности сигналов на ранних этапах проектирования для предотвращения проблем на высокочастотных платах.
Содержание дисциплины
Тема 1. Создание иерархических и многолистовых схем
Принципы "сверху-вниз",
Создание листов.
Порты.
Соединения.
Работа с шинами.
Тема 2. Аннотирование и кросс-референсы
Нумерация компонентов,
Проверка цепей.
Настройка перекрестных ссылок между листами.
Тема 3. Сборка схемы из библиотек
Поиск компонентов.
Подстановка параметров (Value).
Компиляция проекта.
Тема 4. Смешанное аналого-цифровое моделирование (SIM)
Настройка SPICE-симуляции.
Расчет переходных процессо.
АЧХ.
Измерение тока/напряжения.
Тема 5. SI-анализ (Signal Integrity)
Анализ целостности сигнала (отражения, перекрестные помехи) для высокочастотных цепей.