Устройство для моделирования электронных схем

 

640303 дун

Для этого в устройство введены дополнительно блок анализа и и каналов, каждый из которых содержит блок изменения поминальных значений параметра, блок задания вероятности увеличения параметра, блок памяти, дополнительный реверсивный счетчик и блок ограничений, выход которого соединен с первыми входами блока изменения номинальных значений параметра и блока задания вероятности увеличения параметра, выход которого подключен ко второму входу блока изменения номинальных значений параметра, выход которого через блок памяти, соответствующего канала соединен со вторым входом блока задания вероятности увеличения параметра и с одним входом дополнительного реверсивного счетчика, другие входы которого подключены к соответствующим выходам блока памяти и блока управления, выход дополнительного реверсивного счетчика соединен со вторым входом наборного поля соответствующего канала, выход каждого из которых подключен ко входу блока ограничений соответствующего канала и к одному из входов блока анализа, выход которого соединен с третьими входами блоков задания вероятности увеличения параметра и со входом блока управления, выход которого подключен к четвертым входам блоков задания вероятности увеличения параметра и к третьему входу блока изменения номинальных значений параметра, четвертые входы которых подключены к выходу дешифратора.

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

Устройство содержит датчик равномерно распределенных случайных чисел 1, дешифратор 2, блоки начальных значений параметра 3> — 3, блоки текущих значений параметра 4i — 4, элемент 5 ИЛИ, элемент 6

И, генератор импульсов 7, элемент обратной связи 8, блокуправления9, коммутатор 10, счетчики 11 — 11 памяти, блоки 12 — 12 сравнения, счетчики воспроизведения 13i—

13, генератор тактовых импульсов 14, блоки задания вероятности увеличения параметра 15> — 15„, блоки изменения поминальных значений параметра 16> — 16„„, блоки памяти 17 — 17, реверсивные счетчики

18 — 18„, дополнительные реверсивные счетчики 19> — 19„, наборные поля 20> — 20, блоки ограничений 21 — 21„, блок анализа 22.

На каждом из наборных полей 20> — 20„ устанавливаются элементы с номинальными (стандартными) значениями параметра, а затем для каждого из номинальных значений набирается упорядоченный ряд, отражающий разброс параметра из-за технологии производства и износа комплектующих элементов электронной схемы.

На каждом из блоков ограничений 21>—

21„производится установка допустимых пределов изменения номинальных значений

25 зю

49

65 параметра. В блоках 3 --З„набираются соответствующие законы распределения начальных значений параметров, а в блоках

4> — 4„ законы распределения скоростей изменения параметров элементов схемы. В блоке 22 производится соединение выходов наборных полей 20> — 20„в соответствии с заданной структурой электронной схемы.

По команде с блока управления 9 каждый пз блоков задания вероятности увеличения параметра 15> — 15„óñòàíàâëèâàåòñÿ в состояние, при котором вероятность увеличения параметра равна 0,5. Следующие команды с блока 9 управления последовательно переключают реверсивные счетчики

18> — 18„ 19 — 19„в состояния, при которых на соответствующих наборных полях

20> — 20„по данным ориентировочного расчета схемы (или случайно) устанавливаются нача IbHûå номинальные значения параметров элементов. Подаются на исследуемую схему необходимые входные сигналы и питание. После запоминания выходного параметра U схемы в блоке анализа 22 питание отключается и начинается поиск таких номинальных значений параметров (х,", х!,, ..., х,",) элементов, при которых выполняется условие работоспособности схемы:

Поиск осуществляется в соответствии с модифицированным алгоритмом случайного поиска на гиперкубе с покоординатным самообучением, который в случае минимизации выходного параметра имеет вид: — ЬХ", при ЬИ„., )О (а ф а ф..., aN iN при ЬК (0, где N — номер прямого случайного шага;

М3м I = Ue i — Им z — приращение выходного параметра за (N — 1) шаг; — >

ЛХ" — приращение вектора параметров элементов за N шаг;

aP — величина изменения -го параметра элемента на N-ом шаге поиска (i=1, 2,..., n);

1 — случайный знак изменения i-го параметра на Л"-ом шаге поиска.

Самообучение, т. е. изменение вероятности увеличения (знак (; — положителен)

i-го параметра элемента в зависимости от результата шага, происходит в соответствии с формулой: — o sign {AXE I . Лц ), где в, — параметр памяти; б — параметр скорости обучения.

По команде с блока управления 9 сигнал, полученный после преобразования многоразрядного числа датчика 1 дешифратором

640303

2, поступает на соответствующие вхо,lы блоков 16! — 16,„. По следующей ком«нд с блока управления 9 сигнал с выхода блока 16! переключит ревсрсивный счетчик 190 в результате чего на наборном поле 20 произойдет изменение (увеличение или уменьшение с вероятностью, равной 0 5) номинального значения параметра Х," и одновременно в блоке памяти 173 запоминается знак изменения этого параметра. Затем с блока 9 снова подастся команда, по которой случайный сигнал с выхода дешифратора 2 поступает на входы блоков 16! — 16„, а по следующей команде сигнал с выхода блока 162 переключает реверсивный счетчик 19> в состояние, при которо:, на наборном поле 202 с вероятностью, равной 0,5, происходит увеличение либо уменьшение параметра Х" . При этом знак изменения этого параметра запоминается в блоке памяти 17 . Аналогичным образом изменяются номинальные значения остальных (n — 2) параметров схемы и запоминаются знаки их изменений в соответствующих блоках

17З вЂ” 17„. После этого на схему подается питание и производится анализ результата случайного прямого шага (случайных изменений параметров) в блоке анализа 22.

Если произошло уменьшение (при минимизации) выходного параметра схемы по сравнению с первоначальным (AU(0), то шаг признается удачным и в блоке анализа

22 запоминается новое значение выходного параметра. Питание отключается. После этого с блока управления 9 на входы блоков 153 — 15 подается команда, по которой каждый из них на основании информации с соответствующих блоков 17i — 17„и блока анализа 22 увеличивает вероятность изменения параметра в направлении предыдущего удачного шага в соответствии с выражением (2). Делается новый случайный шаг. Если же ЛУ)0, то шаг признается неудачным. Питание схемы отключается. С блока 9 подается команда на входы реверсивных счетчиков 19i — 19, в результате чего на основании информации с блоков памяти 173 — 17 на соответствующих наборных полях 203 — 20 устанавливаются первоначальные номинальные значения параметров Х н, Х,", ... Х, т. е. производится обратный шаг. После этого делается новый случайный шаг.

После этого делается новый случайньш шаг. В случае достижения -ным параметром (i=1, 2, ...n) нижней (верхней) границы допустимого диапазона изменения номинальных значений, с выхода блока 21; дается запрет на уменьшение (увеличение) параметра в блоке 16; и на изменение вероятности увеличения параметра в блок 15;. В результате ряда удачных шагов определяются такие параметры элементов, для которых выходной параметр схемы находится

5 )

á0

65 в трсбусмь:: . ир;делах. После этого проводится «::а„.;«««дс : ност3 схемы для Hall дсн3,0! ко;б!!Hацпп Hoмипал 3ны; HHaчсний ,ара::-тров элс 3снтов, то-сс.ь рсвсрсиьные счетчик 3 19 ьр фпкс3!1?, 10тся В пОлОже этой ко. iOliHaHHH.

По ко;.:аидам с блока 9 коммутатор 10 переводится в первое 1 Оложснис, датчик 1 формирует случайное число, рсверснвныс счет шки 8! — 18„устанавлив«отея в нс. .одНос coc oянпс. ПO с,lcjh io."3cé ITO. i

33 — З„и одновременно поступает разрешение на прохождение этих снп-:à IQB На блоки 43 — 4,-,. По следующим командам с блока 9 формируется число в датчике 1, коммутатор 10 переводится в первое положение, затем случайный сигнал с выхода дешифратора 2 прсобразуется с помощью блока 4i элементов 5 и 6, генератора 7, элемента 8 в число, соответствующее сформированной вероятности. Преобразование выполняется также, как и для момента времени t = О. Полученное число заносится в счетчик 110

Аналогичным образом происходит запоминание случайных чисел в остальных счетчиках 11> — 11,-,. Затем по команде с блока 9 производится запуск генератора

14, который выдаст импульсы фикc!IpoHailной частоты Iia входы счетчиков 13! — 13„.

При дости?кении в каждом -ом счетчике воспроизведения (i=1, 2 ... и) равенства с числом соответствующего счетчика памяти с выхода i-го блока сравнения выдается импульс на сброс в исходное состояние

i ro счетчика воспроизведения и одновременно па вход i-го реверсивного счетчика (18;) для изменения 3 -го параметра на соответствующем наборном поле. После этого происходит новое сравнение чисел счетчи640303 ков 11; и 13;, выдача с выхода блока 12, импульса па вход рсьерсивного счетчика 18; и сброс счетчика 13„и так далее. Скорость изменения г-го параметра зависит от значения случайного числа /-го счетчика памяти. 5

При одновременном изменении параметров элементов схемы производится из.лерепие выходного параметра /,-ые моменты времени (j=1, 2... К). Соединив точки измерений, получим одну реализацию изменения 10 выходного параметра схемы во времени.

Затем по командам с блока 9 снова производится сброс счетчиков 18 — 18 в исходное состояние, отработка начальных значений параметров элементов и моделирование 15 процесса износа. В результате получим вторую реализацию изменения выходного параметра во вреа:ени. Получив определенное число реализаций, производим оценку надежности электрон ой схемы. Если схема 20 не удовлетворяет заданным требованиям по надежности, то производится поиск другой комбинации номинальных значений параметров элементог. для других начальных значений этих rr;.ðàìñòðoâ, а затем снова 25 проводится анализ надежности. Если же схема удовлстворяст заданным требованиям по надежности. то полученная комбинация номинальных значений параметров элементов считается оптимальной. 30

Таким образом, благодаря введению новых блоков и связей между ними, расширились функциопальныс возможности устройства.

Составитель И. Дубинина

Редактор Ю. Челюканов Техред А. Камышникова

1(орректоры: Л. Корогод и Л. Брахнина

Заказ 2223/8 Изд. № 782

Тирани 799 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, 1(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Формула изобретения

Устройство для моделирования электронных схем по авт. св. № 518775, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, позволяющих одновременно производить оптимизацию параметров элементов низкочастотных электронных схем и анализ их надежности, в устройство введены дополнительно блок анализа и и каналов, каждый из которых содержит блок изменения номинальных значений параметра, блок задания вероятности увеличения параметра, блок памяти, дополнительный реверсивный счетчик и блок ограничений, выход которого соединен с первыми входами блока изменения номинальных значений параметра, и блока задания вероятности увеличения параметра, выход которого подключен ко второму входу блока изменения номинальных значений параметра, выход которого через блок памяти соответствующего канала соединен со вторым входом блока задания вероятности увеличения параметра и с одним входом дополнительного реверсивного счетчика, другие входы которого подключены к соответствующим выходам блока памяти и блока управления, выход дополнительного реверсивного счетчика соединен со вторым входом наборного поля соответствующего канала, выход каждого из которых подключен ко входу блока ограничений соответствующего канала и к одному из входов блока анализа, выход которого соединен с третьими входами блоков задания вероятности увеличения параметра и со входом блока управления, выход которого подключен к четвертым входам блоков задания вероятности увеличения параметра и к третьему входу блока изменения поминальных значений параметра, четвертые входы которых подключены к выходу дешифратора.