Применение программного комплекса Electronics Workbench для разработки радиоэлектронных стройств

ннотация

В дипломной работе рассматривается анализ радиоэлектронных схем, также возможность их моделирования современными компьютерными методами, именно при помощи программного комплекса Electronics Workbench. 5.С.

 Electronics Workbench. 5.С представляет собой программный продукт, позволяющий производить моделирование, тестирование, разработку и отладку электрических цепей.

Для работы программного комплекса необходим IBM – совместимый  компьютер с процессором I486 и выше.

Electronics Workbench имеет достаточно простой интерфейс пользователя и прост в обращении.

Еlectronics Workbench содержит в себе достаточно большое количество моделей радиоэлектронных устройств, также позволяет создавать пользователю свои модели.

В программном комплексе предусмотрена работ не только с «идеальными» элементами, но и с «реальными». Есть возможность имитации различного вида шумов и помех, что позволяет разработчику максимально приблизить модель к реальной.

Также Еlectronics Workbench позволяет проводить анализы электрических цепей, выполнение которых при стандартном подходе является достаточно трудоемким процессом.

Введение

При разработке современного радиоэлектронного оборудования  невозможно обойтись без компьютерных методов разработки, ввиду сложности и объемности выполняемых работ.

Разработка радиоэлектронных стройств требует высокой точности и глубокого анализа.

Еlectronics Workbench может применяться как на предприятиях, занимающихся разработкой электрических цепей так и в высших учебных заведениях, занимающихся изучением и разработкой радиоэлектронных устройств.

Еlectronics Workbench применяется в большинстве высших учебных заведений мира.

Еlectronics Workbench может применяться как замена дорогостоящего оборудования.

Еlectronics Workbench  может производить большое количество анализов радиоэлектронных стройств, занимающих достаточно много времени при стандартных методах разработки.

Еlectronics Workbench включает в себя большое количество моделей радиоэлектронных стройств наиболее известных производителей, таких как Motorolla.

Еlectronics Workbench  прост в обращении и не требует глубоких знаний в компьютерной технике.

Интерфейс Еlectronics Workbench можно освоить буквально за несколько часов работы.

Еlectronics Workbench может работать с большим числом компьютерной переферии, также имитировать ее работу.

Еlectronics Workbench может на данный момент не имеет себе аналогов по простоте интерфейса и числу выполняемых функций.

1 Анализ и обзор моделей радиоэлектронных стройств на примере автогенераторов

втогенератор - это источник электромагнитных колебаний, колебания в котором возбуждаются самопроизвольно без внешнего воздействия. Поэтому автогенераторы, в отличие от генераторов с внешним возбуждением (усилителей мощности), часто называют генераторами с самовозбуждением.

В радиопередатчиках автогенераторы применяются в основном в качестве каскадов, задающих несущую частоту колебаний. Такие генераторы входят в состав возбудителя передатчика и называются задающими. Главное требование, предъявляемое к ним, - высокая стабильность частоты. В некоторых типах передатчиков (особенно в диапазоне СВЧ) автогенераторы могут быть выходными каскадами. Требования к таким генераторам аналогичны требованиям к силителям мощности - обеспечивать высокую выходную мощность и КПД. В настоящей главе основное внимание делено задающим генераторам; тем не менее изложенные здесь теоретические сведения будут полезны и при изучении мощных генераторов выходных каскадов передатчиков.

/h2>

1.2 Общие сведения об автогенераторах/h2>

Задающие генераторы проектируют таким образом, чтобы в них возбуждались гармонические колебания. Основным элементом генератора гармонических колебаний является резонатор, главное свойство которого - колебательный характер переходного процесса. Простейший резонатор - это колебательный контур. Если в колебательный контур ввести энергию, то при достаточно высокой его добротности (Q >> 1) возникают колебания тока, затухающие со временем. меньшение амплитуды колебаний объясняется потерями мощности в контуре /4/. Таким образом, для создания автогенератора гармонических колебаний необходимо использовать резонатор с достаточно высокой добротностью и компенсировать потери.

Для выполнения последнего словия достаточно периодически добавлять в резонатор порции электромагнитной энергии синхронно с возбуждаемыми колебаниями. Источником энергии может служить постоянное электрическое поле; для преобразования его энергии в энергию колебаний требуется активный элемент (АЭ). Структурная схема автогенератора изображена на рисунке 1.1. Обратная связь здесь нужна для синхронизации работы АЭ колебаниями, существующими в резонаторе.

В качестве резонаторов в диапазоне высоких частот применяют LC -контуры, кварцевые пластины; на СВЧ - отрезки линий с распределенными параметрами, диэлектрические шайбы, ферритовые сферы и др. Активными элементами могут быть биполярные и полевые транзисторы, также генераторные диоды - туннельные, лавиннопролетные, диоды Ганна и др.

2.8 Порядок проведения работы для разработки принципиальной электрической схемы 2.8.1 Запустите Electronics Workbench. 2.8.2 Подготовьте новый файл для работы. Для этого необходимо выполнить следующие операции из меню: File/New и File/Save as. При выполнении операции Save as будет необходимо казать имя файла и каталог, в котором будет храниться схема. Рекомендуется называть схему по фамилии исполнителя. 2.8.3 Перенесите необходимые элементы из заданной преподавателем схемы на рабочую область Electronics Workbench. Для этого необходимо выбрать раздел на панели инструментов (Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), в котором находится нужный вам элемент, затем перенести его на рабочую область. 2.8.4 Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей области для получения необходимой вам схемы. Для соединения двух контактов необходимо щелкнуть по одному из контактов основной кнопкой мыши и, не отпуская клавишу, довести курсор до второго контакта. В случае необходимости  можно добавить дополнительные злы (разветвления). Нажатием на элементе правой кнопкой мыши можно получить быстрый доступ к простейшим операциям над положением элемента, таким как вращение (rotate), разворот (flip), копирование/вырезание (copy/cut), вставка (paste). 2.8.5 Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу. Для этого нужно дважды щелкнуть мышью на элементе. 2.8.6 Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включения питания на панели инструментов. В случае серьезной ошибки в схеме (замыкание элемента питания накоротко, отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение. 2.8.7 Произведите анализ схемы, используя инструменты индикации. Вывод терминала осуществляется двойным нажатием клавиши мыши на элементе. В случае надобности можно пользоваться кнопкой Pause. 2.8.8 При необходимости произведите доступные анализы в разделе меню Analysis. 3 Моделирование радиоэлектронных стройств при помощи программного комплекса Electronics Workbench 3.1 Подготовка к работе Electronics Workbench Для работы с программным комплексом Electronics Workbench V.5.0C необходим  IBM - совместимый персональный компьютер с процессором I486 ( рекомендуется Pentium ) и операционной системой Windows 3.1 ( рекомендуется Windows 95 или Windows 98 ). Для начала работы с программным пакетом необходимо загрузить систему становить Electronics Workbench, если это не было сделано ранее. Затем при помощи «диспетчера файлов»  ( для Windows 3.1 ) или «проводника» ( для Windows 95 или Windows 98 ) открыть рабочий каталог, в котором становлен пакет и запустить исполняемый файл WEWB32.EXE. Далее можно произвести настройки интерфейса пользователя,  если это необходимо. 3.2 Моделирование интегрирующей RC – цепи Для начала разработки необходимо загрузить файл-схему в среду Electronics Workbench, если этот файл же создан и находится на одном из накопителей компьютера. Это делается посредством выполнения команды меню File/Open либо нажатием на соответствующей «горячей кнопке» на панели инструментов и дальнейшим выбором накопителя, каталога, и имени файла. Если же файл еще не создан необходимо создать его посредством выполнения команды File/New и команды File/Save as. При выполнении первой команды будет создан новый файл-схема и в случае если какая либо схема же загружена в Electronics Workbench, пользователю будет предложено сохранить предидущую схему. Вторая команда предназначена для записи файла на накопитель и становки каталога и имени, под которым будет храниться данная схема /1/. Далее нужно нанести на рабочую область Electronics Workbench модели деталей необходимые для моделирования данной схемы. Это делается посредством нажатия левой кнопкой мыши на нужном наборе деталей, после чего будет выведено дополнительное окно включающее в себя детали набора, выбором соответствующей детали, при этом на кнопке с рисунком элемента нажимается левая кнопка мыши и элемент переносится на рабочую область (кнопку мыши необходимо держать нажатой до выбора места расположения элемента. В данном случае Наименование Единица измерения Количе- ство Цена за Единицу Стои- мость 1 Бумага писчая упаковка 3 200 600 2 Бумага  для принтера упаковка 1 500 500 3 Ручки шариковые шт. 10 30 300 4 Карандаши шт. 4 25 100 5 Картридж проценты 10 6650 665 ИТОГО: 2165 Труд исполнителей разработки руководства оплачивается согласно  штатно-окладной  системе:  месячный оклад руководителя 6  тенге, инженера 4 тенге, консультанта  4500 тенге. Для определения стоимости человеко-дня, месячный   должностной оклад делится на среднемесячное количество рабочих дней  -  25,4 дня. Оплата труда исполнителя определяется как произведение трудозатрат на стоимость человеко-дня. Оплата труда исполнителей представлена в таблице. Таблица 4.3 - Оплата труда исполнителей Исполнитель Месячный оклад, тенге Стоимость чел/дня, тенге Оплата труда, тенге 1 Руководитель 6 236,22 708,66 2 Инженер 4 157,48 8818,88 3 Консультант 4500 177,17 1948,87 Основная заработная плата определяется как сумма оплаты труда  всех исполнителей и премии в размере 30% /6/: Зосн = (708,66 + 8818,88 +1948,87)*(1 + 0,3) = 14919,33 тенге. Фонд оплаты труда  (ФОТ) - как сумма основной заработной платы и дополнительной  заработной платы. Дополнительная заработная плата берется в размере 10% от основной заработной платы: ФОТ = Зосн + 0,1* Зосн                                                         (4.1) ФОТ =1,1* 14919,33 = 16411,27 тенге. Отчисления  в фонд специального страхования берутся в размере  30% от ФОТ /6/: Офсс =  0,3* ФОТ                                                              (4.2) Офсс = 0,3* 16411,27 = 4923,38 тенге. мортизационные отчисления берутся исходя из того, что стоимость ПЭВМ, на которой  выполнялась разработка (PENTIUM  166),  составляла 94 тенге на момент проведения работ, стоимость принтера LJ-4L   равнялась 53 тенге. С четом норм амортизации на компьютер - 8%,  на принтер - 20%, амортизационные отчисления за 70 рабочих  дней составляют: = (94* 0,08* 50+ 53* 0,2* 20) / 264 = 7,27 тенге. Затраты на  электроэнергию рассчитываются по формуле: ЗЭ = W * T * S,                                                                 (4.3) где W - потребляемая  мощность; T - количество часов  работы  оборудования; S - стоимость киловатт-часа электроэнергии. Для компьютера: W = 0,5кВт, Т = 180 ч. Для принтера: W= 0,05кВт, Т = 50 ч. Стоимость киловатт-часа электроэнергии на 01.03.98 года составляла  4,5 тенге. ЗЭ = ((0,5* 180) + (0,05* 50))* 4,5 = 372,78 тенге. Косвенные расходы рассчитываются как 70% от Зосн: Зкосв. = 0,70* 14919,33 = 10443,53 тенге Общеинститутские расходы рассчитываются как 150% от Зосн: Зои = 1,5* 14919,33 = 22379,0 тенге. Собственные затраты составляют: Зсуммар. = 58922023 тенге. Отчисления в на медицинское страхование берутся как 1% от Зосн: Одф = 0,02* З                                                                    (4.4) Одф = 0,01* 14919,33 = 149,19 тенге. Отчисления в фонд занятости составляют 2% от Зосн: Офз = 0,02* Зосн                                                                (4.5) Офз = 0,02* 14919,33 = 298,39 тенге. Таким образом, себестоимость (общая сумма затрат) разработки определяется как сумма всех затрат, включая накладные расходные и отчисления в дорожный фонд и фонд занятости. С = 58922,23 + 298,39 + 298,39 = 59519,0 тенге. Сводная смета затрат на проведение разработки на тему “Применение программного комплекса Electronics Workbench для моделирования работы радио электрических устройств”  приведена в таблице. Таблица 4.4 - Сводная смета затрат на проведение разработки Наименование статей затрат 1. Затраты на материалы 2165 2. Фонд оплаты труда 16411,27 3. Отчисления на социальное страхование 4923,38 4. Отчисления на медицинское страхование 149,19 5. Отчисления в фонд занятости 298,39 6. Амортизационные отчисления 7,27 7. Затраты на электроэнергию 372,78 8. Косвенные расходы 10443,53 9. Общеинститутские расходы 22379,0 ИТОГО СЕБЕСТОИМОСТЬ РАЗРАБОТКИ: 59370,32 Лимитная цена разработки складывается из себестоимости научно-исследовательской продукции и прибыли: Цл = С + П                                                         (4.6) Прибыль рассчитывается как 40% от себестоимости разработки: П = 0,4* С                                                         (4.7) П = 0,4* 59370,32= 23748,13тенге. Цл = 59370,32+ 23748,13= 83118,45 тенге. Цена реализации, с четом налога на добавленную стоимость (НДС), в размере  20% от стоимости продукции, вычисляется по формуле: Цр = Цл + НДС = Цл + Цл* 0,2                                       (4.8) Цр = 1,2* 83118,45  = 99742,14 тенге. В словиях рыночных отношений цена реализации научно-исследовательской продукции будет изменяться по многим причинам, в частности, с ростом инфляции. Рыночная стоимость разработки напрямую зависит от состояния рынка и спроса на научно-исследовательскую продукцию и популярности программного продукта на текущий момент. Для финансирования разработки предлагается взять кредит в Национальном Банке Казахстана 10% годовых на 6 месяцев. Предлагаемый размер кредита 6. График возврата кредита представлен в таблице 4.5. Таблица 4.5 – График возврата кредита Месяц Кредит Затраты % по кредиту Долг по кредиту Доход Баланс 1 6 25 500 60500 - Отр. 2 - 25 500 61 - Отр. 3 - 8481 500 61500 99742 Отр. 4 - - 500 62 - Полож. 5 - - 500 62500 - Полож. 6 - - 500 63 - Полож. Т.е. в случае спешной разработки и продаже продукта возврат кредита возможен через 3 месяца но учитывая специфичность разработки предлагается запланировать срок возврата 6 мес. Продукт полностью окупается при продаже даже одного комплекта. Изготовление последующих комплектов практически не  требует затрат. Таблица 4.6 – График получения прибыли Время Долг по кредиту Доход Баланс 1 мес 60500 - Отр. 1 мес 61 - Отр. 1 мес 61500 99742 Полож 1 мес 62 - Полож 1 мес 62500 - Полож 1 мес 63 - Полож Продажа 2-го пакета - 99742 Полож Продажа 5-ти пакетов - 498710 Полож Продажа 10-ти пакетов - 997420 Полож