Современная электроника 2019 №7

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ азимута, в котором принято решение об Cor Fun of NFM signal after FIR filter (dB)0 0 обнаружении максимального отсчёта, Cor Fun of NFM signal after FIR filter (dB) δr, δβ – дискретность дальности, азимута. –20 –20 Оценивание азимута и дальности по –40 –40 выражениям (4) позволяет минимизи- ровать ошибки с учётом инструменталь- –60 –60 ных погрешностей за счёт дискретно- сти огибающей сигнала по дальности и –80 –80 азимуту, а также при наличии внутрипа- чечных флуктуаций отражённого сиг- –100 n –100 n нала, имеющих место при радилокаци- –120 200 400 600 800 1000 1200 1400 200 400 600 800 1000 1200 1400 онном наблюдении вертолётов. –120 0 КФ для F = 0 кГц, УБЛ = –70 дБ 0 КФ для F = 2,4 кГц, УБЛ= –47,8 дБ В РЛС используется селекция радио- dop dop локационных отметок целей на фоне помех за несколько обзоров. Такая Рис. 2. Корреляционные функции селекция основывается на различии пространственно-временных (тра- ● вид и параметры задающего воздей- ков компенсации от облаков гидроме- екторных) признаков целей и помех ствия; теоров лежат в пределах σρ дмо=50…60 м (МССДЦ). Метод МССДЦ с измерением- и σβ дмо=0,2…0,72°. распознаванием подразумевает сопро- ● характеристики возмущающего воз- вождение всех объектов, обнаружен- действия. ХАРАКТЕРИСТИКИ ных в зоне обзора РЛС, и фильтрацию По высотно-скоростным характе- их параметров. По результатам изме- РАДИОЛОКАТОРА рения параметров движения сопрово- ристикам цели и помехи распределе- Диспетчерский радиолокатор диапа- ждаемого объекта оцениваются траек- ны следующим образом (для районов торные признаки распознавания (ско- с континентальным климатом): зона L обеспечивает выполнение сле- рость и модель входного воздействия) ● цели могут летать на высотах от 0,05 дующих функций: и принимается решение о его классе ● обнаружение летательных аппара- (цель или помеха). Радиолокационные до 25 км, помеха – от 0 до 12 км; отметки, принадлежащие скоростным ● диапазон скоростей цели лежит в пре- тов в неблагоприятных погодных траекториям, выдаются потребителям условиях; РЛС всегда, а от метки, принадлежащие делах от 50…70 (на посадке) до 850 (и ● выделение движущихся целей, оцен- малоскоростным траекториям, потре- более) м/с, помеха от 0 до 35 м/с. ка их координат (азимут и дальность) бителю могут не выдаваться. По параметрам моделей возмущаю- с использованием адаптивных филь- щих воздействий цели отличаются от тров; В алгоритме межобзорного сопрово- помехи наличием незначительного ● сопровождение целей и отображение ждения и селекции движущихся целей «шума» по измеряемым координатам. радиолокационной информации. с измерением-распознаванием в каче- Им можно пренебречь для измерите- ● Техническими особенностями радио- стве составной части используется мно- лей обзорных РЛС средней и большой локатора являются: гогипотезный измеритель с межоб- дальности ввиду того, что разрешаемый ● кольцевая активная фазированная зорной памятью гипотез (МИМПГ). объём РЛС намного превышает геоме- решетка с электронным сканирова- Многогипотезные измерители с межоб- трические размеры целей, в то время нием луча; зорной памятью гипотез вводятся как как у помехи СКО «шумов» по измеря- ● двухчастотный режим работы; более усложнённый вариант квазиоп- емым координатам значительны. ● использование двухимпульсного тимальной адаптивной байесовской Задающие воздействия целей опи- зондирования, импульсом малой фильтрации. В англоязычной лите- сываются моделями первого или вто- длительности с моночастотным за- ратуре такие разновидности дискрет- рого порядков с некоррелированными полнением для малых дальностей и ных следящих измерителей называют- приращениями или моделями первого широким импульсом с нелинейной ся IMM (Interactife Muitiple Model) [6]. От порядка с коррелированными прираще- частотной модуляцией для больших предыдущего шага измерения на теку- ниями. Задающие воздействия помехи дальностей; щий для i-го класса траектории переда- описываются моделями нулевого ИЛИ ● цифровое сжатие сигнала и адаптив- ётся фиксированное число гипотез N о первого порядка с некоррелированны- ная селекция движущихся целей; моделях входного воздействия с учётом ми приращениями, или нулевого поряд- ● сопровождение целей с применени- вероятностей их взаимного перехода. ка с коррелированными приращениями. ем алгоритмов Калмановской филь- Существенное снижение канально- Виды и порядки моделей задающе- трации. сти измерителя обеспечивается также го воздействия целей (кроме вертолё- Структурная схема радиолокатора сочетанием фильтров, отличающихся тов) и ДМО оказываются различны- приведена на рисунке 3. Прибор ПРД- видами моделей входного воздействия. ми, за исключением модели первого ПРМ формирует последовательность Траекторное описание целей и помех порядка с некоррелированными при- зондирующих импульсов, представля- включает в себя: ращениями. Однако значения параме- ющих собой пачку из 16 импульсов на ● распределение траекторий по высо- тров возмущающего воздействия для каждом угловом направлении антен- перекрывающихся моделей оказыва- ны (через 0,45°). Пачка состоит из двух там и скоростям движения (высотно- ются различными: дисперсия случай- подпачек, включающих 8 зондирова- скоростные характеристики); ного маневра целей лежит в диапазо- ний на частоте f1 и 8 зондирований не 0,001…0,5 м2/с4, а помеха – в диапа- на частоте f2. Каждое зондирование зоне 0,01…0,1 м2/с4. состоит из двух импульсов, длитель- Диапазоны значений СКО «шумов» ностью τ1 =1 мкс, τ2 =64 мкс. Импульс помехи по дальности и азимуту остат- 49 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Цилиндрическая ФАР не более 5. Управление режимами рабо- ты, контроль технического состояния, техническое обслуживание радиолока- тора производится с помощью местно- го терминала и консоли. Зона действия радиолокатора приведена на рисунке 4. АС АС АС АС АС 5 стоек ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА 123 4 5 И КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ Консоль ПРМ ПТУК Местный Аппаратура В системе применены следующие ПРД ДРЛ терминал управления компоненты. АПОИ лучом 1. Фазированная антенная решётка – ци- АВОИ К потребителю линдрическая ФАР, включающая в свой РЛИ состав 160 излучателей с габаритными размерами: высота h=2,2 м, d=0,150 м, 380 В 50 Гц РЩ 3 стойки Аппаратура радиус цилиндра 4 м. A обработки 2. Приёмо-передающие модули (10 шт.): B и отображения ● усилители мощности на транзисто- C рах BLL6H0514-25, BLL6H1214-500; Рис. 3. Структурная схема ДРЛ ● малошумящие усилители на микро- М 18000 R max/2 КМ Сигналы промежуточной частоты в схемах SPF-51227; 16000 R max приборе ПТУК-ДРЛ подвергаются анало- ● конструктивное исполнение в ви- 14000 го-цифровому преобразованию и посту- 12000 пают на фильтр сжатия. Используемый де блока с габаритными размера- 10000 закон нелинейной частотной модуляции и ми 124×315×218 мм. обработка в фильтре сжатия с 320 весовы- 3. Возбудители и приёмники – серий- 8000 ми коэффициентами позволяет получить но выпускаемые модули 974ГВ02 К/М 6000 уровень боковых лепестков не более –52 дБ и 974ПП05М. 4000 при fD=0 и не более –40 дБ при fD=5 кГц, при 4. Аппаратура первичной обработки на 2000 коэффициенте сжатия равном 64. основе модуля ЦОС АДDP201CP5 про- изводства «Инструментальных сис- 0 После сжатия производится адап- тем» с использованием ПЛИС Xilinx тивная селекция движущихся целей, ХС4VSX35-10 и процессоров Analog Рис. 4. Диаграмма зоны действия ДРЛ (размер выполненная на основе решётчатого Devices ADSP-TS201SA. цели 2 м2, P=0,85) фильтра. Селекция движущихся целей 5. Аппаратура вторичной обработки – обеспечивает следующие характеристи- промышленная ЭВМ IPC-006 Advantix. τ1 имеет моночастотное заполнение, ки: коэффициент подавления ≥50 дБ; 6. Местный терминал УМВК-18, кон- импульс τ2 нелинейно-частотно моду- коэффициент подпомеховой видимо- соль ПКМ-9268АВ производства ICP. лирован. Импульсы подпачек вобули- сти ≥40 дБ для нефлуктуирующей цели 7. Приборы АС, ПРД-ПРМ, ПТУК- руют со средним периодом повторе- и ≥26 дБ для флуктуирующей цели. При ДРЛ, РЩ в стойках с габаритными ния 760 мкс. используемом законе вобуляции нерав- размерами 1846×518×560 мм. номерность скоростной характеристи- Приборы АС формируют требуе- ки не превышает 5 дБ при скоростях до ЛИТЕРАТУРА мое амплитудно-фазовое распреде- 2000 км/ч. ление возбуждения излучаемой ФАР. 1. Седлецкий Р.М. и др. Исследования слож- Сканирование лучом в горизонталь- Межобзорная обработка произво- ных зондирующих сигналов с цифровым ной плоскости производится с шагом дится с использованием многогипо- формированием для ДМРЛ. Цифровая 0,45°. Входящие в состав приборов АС тезного дискретного следящего изме- обработка сигналов № 2. 2009. приёмо-передающие модули усили- рителя на основе сочетания филь- вают питающие сигналы до уровня тров Калмана, отличающихся видами 2. Леховицкий Д.И. и др. СДЦ в импульсных мощности 250–300 Вт. Одновремен- моделей входного воздействия – IMM- РЛС. ПРЭ. Том 10. № 4. Харьков. 2011. но включены 40 излучателей, т.е. сум- фильтра. Межобзорная обработка марная мощность излучаемого сигна- обеспечивает следующие характери- 3. Леховицкий Д.И. и др. О потерях коге- ла составляет 10–12 кВт. Отражённые стики: максимальное время приня- рентного сигнала в адаптивном обнару- от цели сигналы с выхода излучателей тия решения о траектории не превы- жителе с некогерентным накоплением. усиливаются малошумящими усилите- шает 4 обзора, максимальная скорость ПРЭ. Том 10. № 4. Харьков. 2011. лями с коэффициентом шума F<1,3 дБ, цели до 2000 км/ч, максимальное число входящими в состав приёмо-передаю- целей до 50, количество ложных трасс 4. Седышев С.Ю., Дечко А.А. Потенциальные щего модуля, и далее поступают на при- характеристики обнаружителя, опти- бор ПРД-ПРМ. мального по критерию среднего риска. ПРЭ. Выпуск №3. 2006. 5. Радиоэлектронные системы, под ред. Ширмана Я.Д., М, 2007. 6. Фарина А., Студер Ф. Цифровая обра- ботка радиолокационной информа- ции. Сопровождение целей М., «Радио и Связь», 1993г. 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

Реклама

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Четыре аспекта использования современных ИП в составе испытательных систем Дмитрий Титов ([email protected]) ● Контроль тепловыделения. Исполь- зуйте соответствующую систему кон- В статье представлены рекомендации, позволяющие максимально троля температуры и теплоотвода, эффективно применять системные источники питания, не беспокоясь чтобы не допустить чрезмерно вы- о безопасности испытуемых устройств. Приведённые советы позволят соких температур. специалистам успешно интегрировать источники питания в испытательную систему. ● Прокладка проводов. Прокладывайте провода так, чтобы свести к миниму- Инженеры, отвечающие за разра- могут возникнуть затруднения, свя- му наведённые и излучаемые шумы. ботку и эксплуатацию испытатель- занные с выбором расположения ных систем, постоянно сталкиваются необходимых приборов. При уста- Распределение веса с новыми требованиями. Кроме того, новке системного источника пита- Обычно источник питания – один из им приходится постоянно расширять ния в стойку автор рекомендует опи- и дополнять планы проведения испы- раться на перечисленные ниже реко- самых массивных приборов в стойке таний. Решить такие задачи бывает мендации. для испытаний. Устанавливайте ИП в непросто. Познакомьтесь с несколь- ● Распределение массы. Правильно рас- нижней части стойки, чтобы умень- кими рекомендациями, позволяющи- шить высоту центра тяжести стойки ми максимально эффективно приме- пределяйте массы приборов, чтобы и, соответственно, уменьшить риск её нять системные источники питания стойка оставалась устойчивой. опрокидывания. (ИП), не беспокоясь о безопасности ● Комплекты для монтажа в стойку. испытуемых устройств. Четыре приве- Источники питания зачастую постав- Комплекты для монтажа в стойку дённых ниже совета позволят специ- ляются с уникальными комплектами Системные ИП разрабатывают таким алистам успешно интегрировать ИП в для монтажа в стойку, позволяющи- испытательную систему. ми оптимально использовать про- образом, чтобы они занимали как мож- странство. но меньше места в стойке. Это означает, 1. МОНТАЖ СИСТЕМНОГО ИП ● Обеспечение правильного питания что производителям приходится умень- стойки. Обеспечьте необходимую шать высоту ИП, так как их ширина огра- В СТОЙКУ мощность переменного тока на вхо- ничена шириной стандартной 19″ стой- В процессе планирования кон- де, чтобы не допустить чрезмерных ки. Системные ИП имеют большую дли- просадок по току. ну, и из-за своих размеров и массы они фигурации стойки для испытаний зачастую поставляются со специальны- ми комплектами для монтажа в стойку. Например, в ИП серии N6700 исполь- зуется уникальное крепление для мон- тажа в стойку (см. рис. 1), для которого не требуются направляющие. Благода- ря отказу от направляющих источники питания серии N6700 занимают всего 1U высоты стойки. При разработке базо- вого блока высокой мощности N6702C глубина прибора была увеличена на 2 дюйма (4,8 см), но при этом высота 1U осталась неизменной. На самом деле разработка ИП с высокой плотностью мощности (Вт на 1U стойки) и специа- лизированных комплектов для монтажа в стойку требует значительных усилий. Рис. 1. Комплект монтажа системного ИП серии N6700 в стойку (устанавливается на боковых Обеспечение правильного питания стенках ИП) стойки 52 WWW.SOEL.RU При расчёте характеристик сетевого шнура переменного тока учитывайте максимальное значение номинального тока, потребляемого каждым прибором в стойке. Это позволит рассчитать адекват- ные параметры линии электропитания. Большинство приборов потребляют относительно стабильное значение тока. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Черта, указывающая на то, что входное Измеренное напряжение имеет Измеренное значение силы тока значение напряжения обратную полярность Текущий статус выхода Установки Статус удалённого подключения (CV – выход в режиме напряжения (IO – идёт обмен данными стабилизации напряжения) и силы тока с внешним контроллером) Рис. 2. Пример отображения рабочего состояния на передней панели: CV Рис. 3. Пример перегрузки по току (фиолетовая осциллограмма), (режим стабилизации напряжения), CC (режим стабилизации тока), OV при которой происходит отключение канала (перенапряжение) и OC (чрезмерный ток) Значение переменного тока на входе ИП ● Защита от чрезмерных токов. Эта си- и отображает сообщение о неисправно- зависит от нагрузки на его выходе. Если стема защищает не только испытуемое сти, связанной с перенапряжением. максимальная ожидаемая нагрузка на устройство, но и всю испытательную выходе ИП неизвестна, при расчёте мак- систему от чрезмерных значений тока. На рисунке 2 показан пример отобра- симального номинального входного тока жения рабочего состояния на передней ИП ориентируйтесь на худший вариант. ● Блокирование передней панели. Эта панели ИП. функция используется для защиты Контроль тепловыделения от непреднамеренного изменения Защита от чрезмерного тока Обычно в ИП имеются внутренние настроек на передней панели. Для работы функции защиты от чрез- охлаждающие вентиляторы. При уста- ● Защита при повреждениях межблоч- мерного тока используется параметр новке ИП в стойку следует предусмотреть ных соединений или неисправностях. CC (значение предела для режима ста- необходимое пространство перед вход- Эта функция отключает все каналы билизации тока). Система не позво- ными и выходными отверстиями для (даже в разных базовых блоках) при ляет току на выходе превысить значе- воздуха. Обратите внимание на направ- возникновении неисправностей. ние этого параметра, но не выключа- ление потока воздуха и убедитесь, что ет выход, если ток увеличится до этого горячий воздух, выходящий из источни- ● Сторожевой таймер. Обеспечивает максимального значения. ка питания, отводится в сторону от чув- защиту устройства, отключая выход ствительных к нагреву приборов, напри- источника питания, если внешняя Если при выключенной функции мер, цифровых мультиметров. управляющая программа «зависает» защиты от чрезмерного тока его зна- или контроллер перестаёт отвечать. чение на выходе достигнет предела, Прокладка проводов заданного параметром CC, источник Сигнальные и измерительные кабели ● Дополнительная защита. Некоторые питания продолжит работать и на его ИП оснащены дополнительными си- выходе будет обеспечиваться ток, рав- восприимчивы к шумам. Так как силовые стемами защиты, например защитой ный по значению параметру CC. Это кабели могут излучать электрический от перегрева. может привести к повреждению неко- шум, их следует прокладывать отдель- торых испытуемых устройств, посколь- но от сигнальных кабелей. Экраниро- Защита от перенапряжения ку через них будут постоянно прохо- ванные кабели с витой парой позволя- Самая очевидная угроза для испыту- дить токи нежелательного уровня. ют чрезвычайно эффективно снизить помехи от низкочастотных шумов. емого устройства – слишком высокие Если при включённой функции значения напряжения или тока на вхо- защиты от чрезмерного тока его зна- 2. ЗАЩИТА ИСПЫТУЕМОГО де. Простой способ защитить испытуемое чение на выходе достигнет предела, устройство – задать предельное значение заданного параметром CC, источник УСТРОЙСТВА напряжения, немного превышающее мак- питания отключает выход и ток больше Инженеры обычно выбирают сис- симальное напряжение на выходе ИП. не подаётся на испытуемое устройство. темные ИП, мощность которых превы- Большинство системных ИП исполь- В системных ИП высшего класса шает необходимую. Именно поэтому зуются в режиме с постоянным напря- предусмотрена задержка срабатывания очень важно помнить о необходимости жением. Это означает, что специалист, функции защиты от чрезмерного тока, защиты испытуемого устройства. Ниже проводящий испытания, задаёт напря- которая допускает наличие чрезмерно- перечислен ряд мер, позволяющих пред- жение на выходе и предполагает, что на го тока на выходе в течение заданного отвратить возникновение неполадок. выходе ИП всегда будет заданное зна- времени. Такая задержка предотвраща- ● Защита от перенапряжения. Чтобы чение напряжения. ет ложные срабатывания при бросках тока в процессе изменения напряжения. не допустить повреждения испытуе- В качественных системных ИП исполь- мого устройства, ограничьте подава- зуются отдельные схемы для отслежива- На рисунке 3 приведён пример пере- емое на него напряжение. ния состояния выхода и обнаружения грузки по току, при которой происхо- перенапряжения. При обнаружении дит отключение канала (осциллограм- перенапряжения ИП выключает выход СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 53

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Окончательное значение Одним из средств защиты ИП от 90% обратной полярности является вну- тренний диод, подключённый к выход- Диапазон установки ным клеммам ИП. В источниках пита- окончательного ния для регулировки напряжения на выходных клеммах используют- значения напряжения ся полярные электролитические кон- денсаторы. Диод защищает выходной Время конденсатор от напряжения обратной нарастания полярности, которое может поступать с внешнего источника. сигнала 10% на выходе 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОЙ Начальное значение ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ Для большинства задач требуется Время Время обработки команды отклика на выходе поддерживать стабильный постоян- ный ток на выходе при самых различ- Команда ных нагрузках. Конструкция высоко- получена скоростных системных ИП позволя- ет исключительно быстро изменять Рис. 4. Время отклика на выходе ИП напряжение на выходах и реаги- ровать на изменения параметров ма напряжения на выходе показана Если в испытуемом устройстве име- нагрузки. синим цветом). ются движущиеся компоненты или высокие напряжения, на него долж- При испытании беспроводного Функция блокирования передней на быть установлена крышка или устройства с импульсным потреблени- панели оно должно быть помещено в защит- ем тока высокоскоростной ИП может ный бокс. Если в процессе испытания работать нестабильно. Можно пойти При управлении источником пита- случайно открыть крышку, система на компромисс, увеличив время реаги- ния с помощью удалённого интерфейса должна выключить ИП. Использова- рования ИП, либо использовать допол- передачи данных, например локальной ние кабелей с сигналом запрета, сое- нительные конденсаторы, чтобы обе- сети, органы управления на передней диняющих несколько базовых бло- спечить соответствующий импеданс панели прибора должны быть отклю- ков источников питания, позволяет ИП для нагрузки. чены для защиты от случайного изме- выключать все ИП при возникнове- нения параметров тока на выходе ИП. нии неисправности. Понимание процессов, происходя- щих в нагрузке, и меры по их компен- Отключить переднюю панель мож- Сторожевой таймер сации позволяют обеспечить необхо- но двумя способами. Можно восполь- Сторожевой таймер – это уникаль- димую реакцию ИП на запрограмми- зоваться командой SCPI для блокирова- рованные изменения напряжения на ния и разблокирования передней пане- ная функция, которая использует- выходе. Далее указаны три значения ли. Кроме того, в некоторых ИП можно ся в некоторых ИП высшего класса. параметров времени отклика, кото- включить блокировку в меню на перед- Она позволяет отслеживать актив- рые можно уменьшить, чтобы сокра- ней панели. В этом случае для разбло- ность на всех интерфейсах удалён- тить время испытаний, или увеличить, кирования передней панели потребу- ного управления (LAN, GPIB или USB). чтобы повысить стабильность. Кроме ется ввести пароль. Если источнику питания не удаёт- того, приведены отдельные рекомен- ся обнаружить такую активность в дации для ёмкостных и индуктивных Удалённое отключение по сигналу течение заданного периода времени, нагрузок. запрета его выход отключается. Эта функция ● Время отклика на выходе. Время, ко- позволяет ИП защитить устройство Функция удалённого отключения по даже при «зависании» контроллера торое требуется на стабилизацию па- сигналу запрета позволяет отключать или программы. раметров выхода после переключе- выход ИП по внешнему сигналу, напри- ния значения выходного напряже- мер при размыкании или замыкании Дополнительная защита ния. контактов переключателя. Имеются ещё две функции защиты ● Время отклика при снижении напря- жения. При контролируемом сниже- Три самых распространённых случая источника питания: защита от пере- нии напряжения на выходе ИП он применения этой функции: грева и защита от обратной полярно- должен рассеивать мощность, по- 1. Использование выключателя аварий- сти на выходе. ка напряжение на выходе не станет равно заданному. ного отключения. Если источником питания обнаружи- ● Время отклика при переходных про- 2. Использование предохранительно- вается, что его внутренняя температу- цессах. Время, которое требуется ИП ра превышает предварительно задан- для стабилизации после изменения го выключателя на крышке защит- ное значение, то его выход отключает- параметров нагрузки. ного бокса. ся. Температура в источнике питания ● Ёмкостные нагрузки. Для ёмкост- 3. Использование подключения к дру- может возрасти из-за аномально высо- ных устройств зачастую требуется гим источникам питания. кой температуры окружающей среды Выключатель аварийного отклю- или блокирования вентиляционных чения предназначен для операто- отверстий. ра и используется в чрезвычайных ситуациях, например если испыту- емое устройство (ИУ) задымилось. 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ увеличивать время, за которое про- Время отклика при переходных Рис. 5. Падение напряжения на выходе исходит изменение напряжения на процессах из-за внезапного изменения тока, выходе ИП. потребляемого нагрузкой, и его восстановление ● Индуктивные или импульсные нагруз- Время отклика при переходных про- ки. Беспроводные устройства обычно цессах (или время восстановления тивность проводов. Самый простой потребляют ток короткими импуль- при переходных процессах в нагруз- способ уменьшить индуктивность про- сами. Это приводит к падениям на- ке) – это время, которое требуется на водов – сделать их короче, но это не пряжения на выходе ИП. восстановление напряжения на выхо- всегда возможно. Можно уменьшить де ИП после изменения нагрузки. При индуктивность проводов, применяя Время отклика на выходе увеличении тока нагрузки напряжение витые пары. Время отклика на выходе ИП на выходе сначала немного снижает- ся, а затем быстро восстанавливается 4. ОБЗОР РАЗЛИЧНЫХ (см. рис. 4) – это время, которое тре- до исходного значения (или близкого ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИП буется для переключения на новое зна- к нему) (см. рис. 5). чение напряжения. Время обработки Системные ИП с функцией автома- команд измеряется отдельно. Скорость восстановления напряже- тического выбора диапазона широ- ния при изменении тока нагрузки опре- ко распространены, поскольку они Время отклика на выходе имеет раз- деляется параметрами контура обрат- обеспечивают дополнительную гиб- ные названия: скорость программно- ной связи ИП. Высокоскоростные кон- кость по управлению напряжением го изменения, время установления, струкции обеспечивают более короткое и током. Довольно часто в испытуе- время отклика выхода, характеристи- время восстановления. Однако источ- мые устройства вносят изменения и ка отклика на выходе и время откли- ники питания, построенные по таким добавляют новые функции. Наличие ка при программном изменении. Оно схемам, менее стабильны в работе. Ана- достаточно гибких возможностей по обычно описывается значениями вре- логично низкоскоростные конструк- управлению сочетаниями напряже- мени нарастания и спада напряжения, ции имеют большее время восстановле- ния и тока значительно повышает временем установления или иногда ния, но они более стабильны в работе. вероятность того, что ИП будет соот- временно′й константой. ветствовать предъявляемым требова- Ёмкостные нагрузки ниям в будущем. Значения времени нарастания (и При работе с ёмкостными нагрузка- спада) – это время, которое требует- Определить ИП с двумя диапазона- ся, чтобы напряжение на выходе воз- ми изменения напряжения на выходе ми или с автоматическим выбором росло с 10 до 90% окончательного зна- обычно приводят к возникновению диапазона довольно просто, так как чения. Время установления (называе- больших токов. В таких случаях высо- в их характеристиках обычно исполь- мое временем отклика на выходе) – это коскоростной ИП может стать неста- зуется слово «до». Кроме того, такие время с момента, когда напряжение на бильным, так как он пытается компен- ИП можно определить по их макси- выходе начинает изменяться, до момен- сировать внезапные изменения тока. мальной номинальной мощности, так та, когда напряжение устанавливается в как они не позволяют достичь мак- заданном диапазоне настройки рядом Ключевой способ, позволяющий обе- симального напряжения при макси- с окончательным значением. спечить стабильную работу системы, – мальном токе (для таких источников это согласование выходного импедан- произведение максимального напря- Время отклика при программном са ИП с нагрузкой. Последовательное жения и максимального тока, то есть уменьшении напряжения сопротивление проводов и эквива- расчётная максимальная выходная лентное последовательное соединение мощность, намного превышает реаль- Время отклика при программном нагрузки уменьшают ток. Кроме того, в ные возможности ИП). Разобраться уменьшении напряжения аналогич- некоторых ИП имеются системы управ- с данной темой помогут следующие но времени отклика при программ- ления скоростью нарастания напряже- графики. ном увеличении напряжения за ния на выходе. Они позволяют умень- ● Выходная характеристика – это исключением того, что в этом случае шить скорость изменения напряжения выходное напряжение ИП программ- на выходе и уменьшить полосу пропу- графическое представление всех но снижается. Тем не менее следует скания источника питания. Например, допустимых сочетаний напряже- рассмотреть время отклика при про- если установленная скорость нарас- ния и тока. граммном уменьшении напряжения тания напряжения равна 5 В/с, то для ● Прямоугольная выходная характери- отдельно, так как малое время откли- изменения выходного напряжения на стика – это самая распространённая ка при программном увеличении 0,5 В потребуется 0,1 с. выходная характеристика. Пользова- напряжения необязательно гаранти- телю доступны все сочетания напря- рует сравнимо малое время отклика Индуктивные и импульсные жения и тока вплоть до максималь- при программном уменьшении напря- нагрузки ных их значений. жения. В базовых моделях ИП обыч- но нет цепей активного рассеивания Чтобы увеличить время работы от мощности, которые позволяют быстро аккумулятора, мобильные беспро- понижать напряжение на выходе. водные устройства зачастую потре- В этом случае время отклика при про- бляют ток короткими импульсами, граммном уменьшении напряжения что приводит к внезапным измене- часто зависит от того, какую нагруз- ниям параметров на выходе ИП. Мож- ку испытуемое устройство оказывает но стабилизировать выход ИП, доба- на выход ИП. вив дополнительные конденсаторы в нагрузку и сведя к минимуму индук- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 55

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ U P ● Двухдиапазонный выход. Источник у блоков питания большей мощно- U max питания с двумя диапазонами позво- сти. Поэтому, даже если можно зада- ляет более гибко задавать сочетания вать напряжения и токи вплоть до max напряжения и тока. Umax и Imax соответственно, сочета- нию (Umax; Imax) не будет соответство- I ● Функция автоматического выбора вать ни одна рабочая точка, так как I диапазона предоставляет наиболее при таком сочетании мощность пре- гибкие возможности выбора соче- высит значение Pmax. max таний напряжения и тока в рамках предельного значения мощности ис- Можно создать ИП, у которого коли- Рис. 6. Прямоугольная выходная точника питания. чество диапазонов будет больше двух характеристика ИП (хотя такие варианты менее распро- Выходная характеристика странены). Для таких ИП также воз- U Pmax Выходная характеристика ИП соот- можны различные сочетания напря- U жения и тока, при которых выходная ветствует границам области, содержа- мощность не превышает значение Pmax. max щей все допустимые сочетания напря- жения и тока для определённого выхо- На графике напряжения – тока U I P да. Любое сочетание напряжения и выходная характеристика источника max max тока, находящееся внутри выходной питания с автоматическим выбором U1 1 I характеристики, является допустимой диапазона (см. рис. 8) выглядит как рабочей точкой для этого ИП. бесконечное количество перекрыва- I ющихся прямоугольных выходных Прямоугольная выходная характеристик, при которых выход- max характеристика ная мощность не превышает значе- ние Pmax. Кривая постоянной мощ- Рис. 7. Выходная характеристика с двумя Если посмотреть на график напря- ности соединяет точки Pmax при (I1 ; диапазонами жения – тока, то прямоугольная выход- Umax) и Pmax при (Imax; U1 ). ная характеристика (см. рис. 6) имеет U P форму прямоугольника. Максимальную В качестве иллюстрации ИП с авто- U max мощность ИП выдаёт в одной точке, матическим выбором диапазона рас- соответствующей максимальным зна- смотрим выходную характеристику max Предельная линия чениям напряжения и тока. источника питания N6756A (см. рис. 9) максимальных с максимальным напряжением 60 В и U значений мощности Например, источник питания мощ- максимальным током 17 А. В автомо- 1 P ностью 100 Вт (рассчитанный на бильной промышленности напряже- напряжение 20 В и ток 5 А) имеет пря- ния, не превышающие 60 В, счита- max моугольную выходную характеристику. ются низкими. В современных авто- Можно задать любое напряжение в диа- мобилях используется напряжение P P пазоне 0…20 В и любой ток в диапазоне 12 В, поскольку соответствующие ком- max max 0…5 А. Так как 20 В × 5 А = 100 Вт, име- поненты недороги и широко распро- ется только одна точка максимальной странены. I I выходной мощности Pmax, соответству- ющая максимальным значениям напря- Использование более высоких I max жения и тока. напряжений позволяет уменьшить значения тока и, соответственно, 1 Двухдиапазонный выход размер и массу проводов. Часто про- Если посмотреть на график напря- изводители проводят исследова- Рис. 8. Выходная характеристика ИП ния, используя компоненты, рассчи- с автоматическим выбором диапазона жения – тока, то выходная характе- танные на напряжения 24 или 48 В. ристика двухдиапазонного выхо- Например автомобили конструкции U, В 500 Вт да (см. рис. 7) выглядит как две нало- mild hybrid работают при напряжении 60 500 Вт женные друг на друга прямоугольные 48 В, однако в них имеются системы, выходные характеристики. Соответ- рассчитанные на 12 В. При использо- 29 500 Вт ственно, максимальная мощность на вании напряжений выше 60 В требу- 500 Вт выходе возможна при двух сочетани- ются дополнительные функции без- ях напряжения и тока. опасности. Такие напряжения при- I, A меняются только в электрических 8,3 17 ИП с выходной характеристикой транспортных средствах и гибрид- этого типа имеют расширенные воз- ных трансмиссиях. Максимальный Рис. 9. Выходная характеристика ИП N6756A можности по заданию выходного сиг- ток для заданного напряжения мож- нала по сравнению с ИП с прямоу- но определить по выходной характе- 56 гольной выходной характеристикой. ристике. Источник питания N6756A В таких ИП можно использовать боль- обеспечивает токи 10,4 А (при напря- шее количество сочетаний напряже- жении 48 В) и 17 А (при напряжени- ния и тока без дополнительных рас- ях 12 и 24 В). ходов. При этом размеры и масса таких блоков питания меньше, чем WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

Реклама

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Точные измерения цепей питания Ли Морган (Tektronix) Точное измерение шумов в цепях питания требует применения таких На сегодняшний день анализ цепей питания является одной из решений, о которых раньше могли и важнейших задач, с которыми сталкиваются разработчики систем не задумываться, например, специаль- электропитания. При этом специфические проблемы, возникающие при ных пробников цепей питания. измерении параметров источников питания постоянного тока, могут быть решены при помощи соответствующих измерительных приборов. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЦЕПЕЙ В данной статье автор подробно расскажет о цепях питания и даст необходимые рекомендации для решения конкретных задач. ПИТАНИЯ И НЕКОТОРЫЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ Для работы многих компонентов тре- ширяются в связи с появлением следу- буется несколько источников питания. ющих факторов: Очень важно измерить параметры Особенно это касается высокоинтегри- ● функции повышения энергоэффек- цепей постоянного тока и убедиться, рованных систем на кристалле, ПЛИС что питающие напряжения лежат в пре- и процессоров, где могут взаимодей- тивности, такие как стробирование делах допуска для конкретной системы ствовать несколько различных техно- питания, динамическое управление или устройства. При этом надо учиты- логий. Кроме того, имеется тенденция напряжением и частотой (DVFS); вать не только значение постоянного снижения уровней напряжения, что ● динамически меняющиеся нагрузки с напряжения, но уровень шумов. Шум ведёт к сокращению допусков на шумы быстрыми переходными процессами; в цепях питания можно разделить на в шинах питания. ● повышенные перекрёстные помехи широкополосный, периодический и и взаимовлияние; переходные процессы (см. рис. 1). В то же время потенциальные воз- ● импульсные стабилизаторы напря- можности возникновения шумов рас- жения с крутыми фронтами. Чтобы минимизировать эти типы шумов, сначала нужно их выделить и Максимальное напряжение питания устройства Номинальный уровень точно измерить. Однако измерения в Минимальное напряжение питания устройства постоянного напряжения цепях питания связаны с некоторы- ми специфическими особенностями, Напряжение Широкополосный шум в ходе их выполнения нужно учиты- Периодический шум вать следующие аспекты: Время Переходные процессы ● требования к полосе измерения; ● шум измерительной системы и проб- Рис. 1. Компоненты шума источника питания постоянного тока ников; Рис. 2. Осциллограмма шумов: канал 3 (красная кривая) использовался для захвата сигнала ● динамический диапазон измеритель- шины питания, на которую наводилась высокочастотная помеха. Если энергия этой помехи слишком велика, она может повлиять на работу устройства или вызвать его повреждение ной системы; ● влияние пробника на измеряемую цепь. ПОЛОСА ИЗМЕРЕНИЯ Исследуя конструкцию разных систем питания можно прийти к выво- ду, что для измерения их параметров достаточно использовать измеритель- ную систему с полосой пропускания несколько десятков МГц. Большин- ство импульсных источников питания используют частоту преобразования в несколько десятков кГц, и в редких слу- чаях до нескольких МГц. Крупные кон- струкции и устройства, использующие большие напряжения питания, менее чувствительны к шумам. Поэтому шумы с частотами выше 20 МГц обычно не учитываются. Однако по упомянутым выше при- чинам современные конструкции чув- ствительны к высоким частотам и под- вержены влиянию высокочастотных шумов (см. рис. 2). Изменилась также и схемотехника источников питания. В то время как 58 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ рабочие частоты преобразователей Рис. 3. Осциллограмма шумов: на канал 1 осциллографа (жёлтая кривая) не подаётся входной напряжения остались по-прежнему сигнал. К каналу 2 (голубая кривая) подключён пробник цепей питания TPR1000 с закороченным сравнительно низкими, фронты сиг- входом. В полосе 1 ГГц пробник добавляет к входу осциллографа всего 17 мкВ шума налов стали более крутыми из-за появ- ления быстродействующих коммута- Рис. 4. Осциллограмма шумов: канал 2 (голубая кривая) показывает шум с двойным размахом торов. 157,1 мВ для традиционного пассивного пробника 10х, в то время как специальный пробник цепей питания Tektronix TPR1000, подключённый к каналу 1 (жёлтая кривая), демонстрирует двойной Высокое быстродействие ключей в размах напряжения 38,7 мВ источниках питания, перекрёстные помехи, одновременное переключе- ных шумов согласно спецификациям – чувствительности. Чем выше установле- ние компонентов и другие источники 200 мкВ (этот параметр можно найти в на чувствительность осциллографа, тем помех могут порождать в цепях пита- технических характеристиках осцил- лучше его шумовые характеристики. ния шумы и гармоники с очень высо- лографа, обычно он приводится в виде кими частотами. Компания Tektronix среднеквадратического значения), то Максимально растягивая по вертика- предлагает пробники с полосой про- отношение С/Ш универсального проб- ли отображаемый на экране сигнал, вы пускания 1 ГГц и 4 ГГц, предназначен- ника с коэффициентом деления 10х получаете более точное его представ- ные специально для измерения цепей будет равен: ление. Часто малые значения чувстви- питания. тельности приводят к тому, что шум С другой стороны, пробник цепей сигнала выглядит бо′льшим, чем он ШУМЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ питания с малым коэффициентом деле- есть на самом деле (см. рис. 5). ния 1,25х обеспечивает С/Ш, равный: СИСТЕМЫ И ОКРУЖАЮЩЕЙ По возможности используйте СРЕДЫ Используйте максимальную режимы захвата с высоким Шум базовой линии чувствительность осциллографа разрешением Для точного измерения шумов цепей Шумовые характеристики осцилло- Режим высокого разрешения High Res питания измерительная система и при- графа масштабируются с изменением в осциллографах Tektronix MSO серий меняемые методы измерения должны 4, 5 и 6 позволяет дополнительно сни- обеспечивать минимальный вклад соб- зить шум, используя избыточную часто- ственных шумов. Чем меньше шумов ту дискретизации для получения более добавляет измерительная система, тем высокого разрешения. В этом режи- больше уверенности в том, что наблю- даемый сигнал действительно соответ- ствует сигналу в исследуемом устрой- стве. Уровень шума базовой линии изме- рительного прибора и пробника позво- ляет оценить общие шумовые параме- тры измерительной системы. Простые измерения двойного размаха или сред- неквадратического значения входно- го напряжения при отсутствии входно- го сигнала позволяют быстро оценить уровень аддитивных шумов системы снятия сигнала (см. рис. 3). Не ослабляйте сигнал цепей питания слишком сильно Пробники с большим коэффици- ентом деления предлагают широкий динамический диапазон, но могут вносить шум в измерения, поскольку осциллограф будет вынужден усили- вать сигнал, чтобы скомпенсировать ослабление в пробнике (см. рис. 4). Это связано с тем, что пробник осла- бляет сигнал, приближая его к уровню собственных шумов измерительной системы. Это можно показать, рассчи- тав отношение сигнала к шуму (С/Ш). Например, если уровень входного сигнала равен 10 мВ, а уровень случай- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 59

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ ме происходит усреднение выборок, выполняемое аппаратными фильтра- ми с конечной импульсной характери- стикой (КИХ), которые выбираются в зависимости от текущей частоты дис- кретизации. Эти фильтры обеспечи- вают максимально возможную поло- су пропускания для данной частоты дискретизации, не допуская наложе- ния зеркальных частот. Рис. 5. Влияние чувствительности на измеренный случайный шум. В обоих каналах входной сигнал Обеспечьте надёжные соединения отсутствует. Канал 3 при чувствительности 1 мВ/дел. показывает двойной размах шума 521,2 мкВ, тогда Подключение измерительного при- как канал 4 при чувствительности 100 мВ/дел. показывает двойной размах шума 8,953 мВ. Это примерно в 17 раз больше шума в канале 3. Заметьте, что 8,953 мВ в канале 4 не превышают 1% от полной шкалы бора к исследуемому устройству ока- зывает огромное влияние на качество Рис. 6. Припаиваемый адаптер TPR4SIAFLEX, подключённый к развязывающему конденсатору 0402 измерений. Соединения, обладающие Номинальное значение постоянного напряжения малой паразитной индуктивностью относительно земли и минимальной Период большой нагрузки эффективной ёмкостью, снижают на источник питания «звон» и обеспечивают максимальную полосу пропускания. Минимальное значение провала постоянного напряжения Рис. 7. Осциллограмма. Изменения нагрузки могут порождать низкочастотные провалы напряжения Наиболее надёжное соединение обе- в цепях питания. Связь по переменному току подавляет такие низкочастотные изменения спечивают припаиваемые адаптеры и высококачественные разъёмы. Если предстоит выполнять периодические измерения в незапланированных кон- трольных точках, то лучше приме- нить для этого временные микроко- аксиальные и припаиваемые адаптеры (см. рис. 6). Компактные ВЧ-разъёмы, такие как MMCX и SMA, обеспечивают воспроизводимый и надёжный доступ к сигналам в ходе испытаний. Для быстрого и удобного снятия сиг- нала можно использовать переставля- емые пробники и адаптеры. Компа- ния Tektronix предлагает специальный переставляемый пробник цепей пита- ния с полосой пропускания 1 ГГц. Важ- но отметить, что любые дополнитель- ные принадлежности сужают поло- су пропускания системы. Например, адаптеры с прямоугольными наконеч- никами и гибкими выводами обычно обладают эффективной полосой про- пускания в пару сотен МГц. Но эта поло- са сужается при использовании допол- нительных зажимов и других средств подключения. Рис. 8. Пример устройства, изменяющего входное напряжение с ростом частоты. Сигналы с Для расширения динамического частотой примерно 2 Гц, возникающие между шагами, будут подавлены большинством фильтров диапазона системы устраняйте со связью по переменному току постоянную составляющую 60 WWW.SOEL.RU Как уже говорилось, малая чувстви- тельность (большое значение В/дел.) снижает качество измерений, посколь- ку осциллограф использует при этом не весь динамический диапазон. Что- бы работать с бо′ льшими значениями чувствительности, нужно устранить постоянную составляющую измеряе- мого сигнала. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Можно избавиться от постоянной ме связи по постоянному току. Напри- Идеальный пробник для измерения составляющей, используя режим свя- мер, пробники Tektronix TPR4000 и цепей питания должен обладать боль- зи входа осциллографа по перемен- TPR1000 обеспечивают смещение ±60 В, шим входным сопротивлением по ному току, но это приводит к подавле- что перекрывает большинство широко постоянному току и сопротивлением нию низкочастотных составляющих распространённых систем питания в 50 Ом по переменному току. Пробни- сигнала, например, провалов напряже- автомобилях, промышленных установ- ки цепей питания Tektronix TPR4000 ния (см. рис. 7) в ответ на изменения ках и вычислительных системах. и TPR1000 имеют большое сопротив- нагрузки и динамическое управление ление по постоянному току, равное напряжением и частотой (см. рис. 8). МИНИМИЗАЦИЯ ВЛИЯНИЯ 50 кОм, и сопротивлением 50 Ом на высоких частотах. Это обеспечивает Применение к входному сигналу ПРОБНИКА оптимальную работу в обоих случаях постоянного смещения и использо- Проблема измерения цепей пита- и позволяет избежать других ограни- вание связи входа по постоянному чений. току позволяет точнее оценить пове- ния заключается в выборе такого под- дение устройства. Осциллографы и хода, который показал бы высокоча- ЗАКЛЮЧЕНИЕ дифференциальные пробники зача- стотную переменную составляющую стую предлагают возможность неко- напряжения питания, не изменяя его На фоне роста требований к каче- торого постоянного смещения. Однако постоянную составляющую настоль- ству питания, анализ цепей питания входные интерфейсы многих осцил- ко, чтобы это повлияло на рабо- остаётся важнейшим инструментом в лографов ограничивают доступный ту устройства. Пробники с высоким руках инженера. Пробники Tektronix диапазон смещения в зависимости от входным сопротивлением обеспечи- TPR4000 и TPR1000 разработаны с выбранной чувствительности. Поэто- вают малую нагрузку на постоянном учётом специфических проблем, воз- му при малых значениях В/дел. доступ- токе, но могут вносить значительные никающих при измерении параме- ное постоянное смещение тоже будет шумы и не обладать достаточной поло- тров источников питания постоянно- меньше. сой пропускания для изменения высо- го тока. В совокупности с функциями кочастотных составляющих сигнала. захвата и измерения сигнала осцилло- Пробники цепей питания специаль- 50-омный входной сигнальный тракт графов Tektronix они превращаются в но сконструированы так, что предла- осциллографа обычно обладает мини- превосходный инструмент для анали- гают достаточное значение постоян- мальным уровнем шумов, но 50 Ом за цепей питания, который пригодит- ного смещения для того, чтобы вход сильно нагружают шину питания по ся любому инженеру. осциллографа мог работать в режи- постоянному току. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU Реклама 61

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Анализатор спектра поля атмосфериков на реконфигурируемых ПАИС Anadigm Алексей Галахов ([email protected]), Валентин Косолапенко, реконфигурации ПАИС, что позволяет Алексей Ларченко, Сергей Пильгаев (г. Апатиты, Мурманская обл.) полностью или частично менять принци- пиальную схему работающего устройства В статье приводится описание практического применения в реальном времени. Целесообразность совместно используемых реконфигурируемых ПАИС Anadigm применения ПАИС Anadigm для создания и PIC-микроконтроллера в геофизической аппаратуре. На примерах измерительной геофизической аппара- экспериментально полученных данных показаны возможности туры обусловлено её высокими техниче- использования анализатора спектра поля атмосфериков (АСПА) скими характеристиками [6, 7]: для изучения свойств волновода Земля – ионосфера. ● низкий уровень собственных шумов ВВЕДЕНИЕ который имеет интерференционный (Uсш=0,13 мкВ/ ), достигнутый за характер, обусловленный суперпози- счёт того, что внутренняя структура Изучение физики атмосферы актуально цией прямой (поверхностной) волны, микросхем выполнена по дифферен- и в наши дни [1], поскольку всегда имеет- распространяющейся вдоль поверхно- циальной схеме; ся потребность в корректировке физиче- сти Земли, и волн, отражённых от ниж- ● высокая точность обработки анало- ской модели ионосферы с помощью опе- него слоя ионосферы [4]. гового сигнала (погрешность уста- ративно получаемых экспериментальных новки параметров фильтров не ху- данных. Обычная модель ионосферы не Если для поверхностных волн усло- же 1%), которая обусловлена тем, что может охватить и предсказать всех фак- вия распространения более менее в отличие от цифровых систем, где торов, влияющих на состояние плазмы, устойчивы, так как волновод не имеет сигнал дискретен по времени и кван- интенсивность рентгеновского и ультра- границ в продольном направлении, тован по уровню, в дискретно-анало- фиолетового излучения Солнца, уровень то пространственные волны возника- говых системах, к которым относит- галактических космических лучей [2]. ют только из-за отражений от грани- ся ПАИС, сигнал дискретен только по цы неоднородных слоёв ионосферы и времени; Использование низкочастотных элек- проявляются в том случае, если часто- ● наличие на входах ПАИС anti-aliasing тромагнитных колебаний – атмосфери- та колебаний выше критической часто- фильтров (ФНЧ), построенных на ков как инструмента изучения физики ты волновода F>Fкр. Критической часто- дискретных элементах, для устра- ионосферы и условий распространения той волновода называется наименьшая нения паразитного эффекта нало- радиоволн объясняется наличием у них частота, при которой при модовой тео- жения спектра; непрерывного спектра излучения и спо- рии возможно распространение сигна- ● возможность проведения динамиче- собностью распространяться в волноводе ла с модой n≥1 (n=1, 2 и т. д.) [4]. ской реконфигурации аналоговых Земля-ионосфера на большие расстояния блоков ПАИС в реальном времени; с малым коэффициентом затухания [3]. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ● условия эксплуатации: –40…+40°С. Атмосферик – это электромагнитный АСПА импульс, формируемый спектром излу- АЛГОРИТМ РАБОТЫ АСПА чаемых молнией волн, на достаточно В отличие от известных способов полу- большом от неё расстоянии. Поле атмос- чения АЧХ атмосфериков [3], таких как В качестве входного сигнала АСПА фериков представляет собой результиру- регистрация волновой формы в широ- используется выходной сигнал приём- ющее электромагнитное поле, создавае- кой полосе частот с последующей циф- ника ОНЧ-диапазона (400–7500 Гц), где мое группой атмосфериков. ровой обработкой или непосредствен- в качестве антенны применена рамоч- ное измерение амплитудного спектра ная антенна, включённая по схеме с сим- Известно, что спектры атмосфериков с помощью узкополосных фильтров, в метричным входом в режиме преобразо- несут информацию как о работе мол- лаборатории атмосферы Арктики Поляр- вателя тока в напряжение [9]. Алгоритм ниевых источников, так и о трассе рас- ного геофизического института в 2014 г. работы АСПА включает в себя выпол- пространения сигнала [3, 4]. При этом на был разработан анализатор спектра поля нение следующих основных функций. амплитудно-частотные характеристики атмосфериков (АСПА), который прово- атмосфериков основное влияние оказы- дит спектральный анализ не отдельных 1. Непрерывный последовательный вают стенки волновода, главным обра- атмосфериков, а их суммарного поля, спектральный анализ входного сигна- зом, D-слой ионосферы [5], который усредненного за время анализа спектра. ла. Последовательный анализатор спек- характеризуются своей изменчивостью тра состоит из преселектора (FPAA1), в зависимости от гелиогеофизических Анализатор спектра поля атмосфе- который формирует частотную поло- факторов, таких как интенсивность риков (АСПА), функциональная схе- су входного сигнала ΔF = 600–7500 Гц, и рентгеновского и ультрафиолетового ма которого представлена на рисун- селектор (FPAA2), включающий в себя излучения Солнца, уровень галактиче- ке 1, построен на основе ПАИС Anadigm перестраиваемый по частоте фильтр ских космических лучей [2]. FPAA1,2 (AN221E04) и микроконтроллера (CF) и детектор (D2). PIC18F452. Использование данных про- В области расстояний 1000…2000 км от граммируемых микросхем даёт возмож- Значения резонансных частот пере- источника разряда в волноводе Земля – ность использовать режим динамической страиваемого фильтра CF выбраны рав- ионосфера возбуждается спектр волн, 62 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ CF D2 D1 Comp. 1 D2 Comp. 2 ACTIV1,2 DCLK1,2 SC1b, 2b DIN1,2 PORb Управление Файл MD R конфигурацией конфигурации τзар>>τраз h +U Входной сигнал 400–7500 Гц PORTD SPI INT2 RS-232 RD0–RD4 RC3, RC5 RB2 INT1 RB1 АЦП RA0/AN0 PIC18F452 USART T1 T1 PC RC6 in out ICL 232 Рис. 1. Функциональная схема АСПА номерно: 613, 750, 909, 1050, 1204, 1350, амплитудно-временной дискримина- ний (хоры, шипения, квазипериодиче- 1500, 1650, 1795, 1945, 2091, 2200, 2386, тор, построенный на детекторах (D, МД) ские эмиссии и т.д.) рассматриваемого 2682, 2978, 3273, 3601, 3861, 4121, 4381, с разным соотношением времени заряда диапазона частот. В то же время ампли- 4641, 4901, 5161, 5421, 5681, 5941, 6201, и разряда, и компараторах (Comp. 1, 2). туда атмосфериков меняется в широких 6461, 6721, 6981, 7241 и 7501 Гц. пределах (~40 дБ) и значительно превы- 2. «Обнуление» анализирующего филь- шает амплитуды указанных выше есте- Полоса пропускания анализиру- тра после каждой записи спектраль- ственных сигналов. В связи с этим для ющего фильтра выбрана с учётом ной составляющей поля атмосфе- того, чтобы избежать искажения спектра средней длительности атмосферика риков. В связи с тем, что период сле- в усилительном тракте АСПА из-за огра- (t~5 мс) и составляет 2Δf0,7=200 Гц; коэф- дования атмосфериков соизмерим с ниченности его динамического диапазо- фициент прямоугольности АЧХ фильтра: постоянной времени фильтра CF, то на необходимо осуществлять контроль K0,1=2ΔF0,7/2ΔF0,1=0,32, K0,01=2ΔF0,7/2ΔF0,01=0,1. возможны случаи, когда напряжение амплитуды принятого атмосферика. Длительность цикла последовательного на фильтре за счёт его «звона» будет анализа: Ta=25,5 с. результатом действия нескольких В качестве дискриминатора атмосфе- атмосфериков. Чтобы уменьшить дан- риков используется компаратор Comp1 При выборе длительности времени ную погрешность измерения амплиту- (FPAA2), входы которого подключены к анализа Ta учитывалась максимальная ды поля атмосферика, после каждой детекторам D (FPAA1) и МД, имеющим выдержка сторожевого таймера (СТ) записи спектральной составляющей различные соотношения времени заря- контроллера PIC18F452, который был запускается подпрограмма динамиче- да и разряда. Причём для амплитудного установлен для исключения возмож- ской реконфигурации FPAA2, которая детектора D τзар~ τ раз, а для минимально- ных технических сбоев используемых меняет структуру схемы на FPAA2-reset го детектора МД τзар >> τ раз . Компаратор модулей микроконтроллера [8] во время (см. рис. 1). При этом входная цепь ана- Comp2 определяет верхнюю границу непрерывной круглосуточной работы. лизирующего фильтра CF отключается значений амплитуд атмосфериков, кото- Команда обнуления счётчика СТ входит от входного сигнала и подключается к рая устанавливается потенциометром Rh. в подпрограмму инициализации тай- общей точке микросхемы на время t≥τCF мера TMR0 контроллера, который зада- (τCF – постоянная времени фильтра CF). ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ёт временной шаг смены резонансной частоты анализирующего фильтра CF. 3. Распознавание атмосфериков на МИКРОКОНТРОЛЛЕРА фоне естественного входного сигна- Запись спектральных составляющих ла. Работа амплитудно-временно′го PIC-18F452 входного сигнала происходит в моменты дискриминатора атмосфериков осно- прихода атмосферика, амплитуда кото- вана на том, что длительность атмос- Схемой управления и синхрониза- рого соответствует заданному интер- фериков (единицы миллисекунд) на ции работы АСПА является микрокон- валу напряжений. Для формирования несколько порядков меньше, чем дли- троллер PIC18F452, который выпол- импульса, соответствующего перед- тельность других естественных излуче- няет следующие основные функции: нему фронту атмосферика применён ● формирование тактовой частоты 16 МГц для работы ПАИС; СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 63

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 7000 0 H, Высота, км 6000 –10 8×10–6 200 5000 4000 –20 6×10–6 150 3000 Частота, Гц 2000 –30 100 1000 4×10–6 00:00 –40 50 а 2×10–6 –50 00 –60 0:02 3:03 6:03 9:04 12:04 15:05 18:05 21:05 –70 Высота освещённости Солнцем Частота канала: F=6721 Гц 06:00 12:00 18:00 Время, ч б 10–4 Критическая частота LVZ: 02/12/2016/(03-00) волновода LVZ: 02/12/2016/(10-00) 10–5 H, 10–6 10–7 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Частота, Гц в Рис. 2. АЧХ поля атмосфериков при различной освещённости ионосферы Солнцем (обс. Ловозеро, 02.12.2016): а) суточная сонограмма; б) АЧХ в моменты неосвещённой и освещённой ионосферы; в) суточная вариация амплитуды сигнала на частоте F=6721 Гц ● загрузка основной конфигурации ПГИ Ловозеро и Баренцбург при раз- спектральной составляющей поля (Primary Configurations) и динами- личных гелиогеофизических условиях. атмосфериков на частоте F=6721 Гц. ческой реконфигурации (Transition Configurations) в ПАИС через после- Суточное изменение Кратковременное изменение довательный SPI-порт; освещённости ионосферы освещённости ионосферы Солнцем ● управление работой устройства через Для оценки влияния кратковремен- схему прерываний INT0, INT1 и INT2; На рисунке 2 представлены суточ- ного изменения освещённости Солнца ные АЧХ поля атмосфериков, зареги- (единицы минут) на АЧХ поля атмос- ● преобразование аналогового сигна- стрированных в обсерватории Ловозе- фериков были использованы экспе- ла в цифровую форму; ро 02.12.2016 г. В период освещённой риментальные данные АСПА, полу- ионосферы наблюдаются следующие ченные во время солнечного затмения ● реализация последовательного вы- изменения АЧХ: (20.03.2015) на авроральных обсерва- ходного порта USART для передачи ● резкое ослабление сигнала ~20 дБ в ториях ПГИ Ловозеро, Мурманская обл. данных на компьютер. (67,97N; 35,08E) и Баренцбург, Шпицбер- полосе частот ΔF=6000–7000 Гц, что ген (78,08N; 14,22E). ПРИМЕРЫ АЧХ ПОЛЯ подтверждает известную зависимость напряжённости поля от частоты для Особенностью данного затмения АТМОСФЕРИКОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ дневной модели ионосферы [4]; является то, что оно происходило при ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКИХ ● увеличение амплитуды сигнала на освещённой Солнцем ионосфере, уро- УСЛОВИЯХ критической частоте волновода вень затемнения составлял 84,25% Fкр=1500 Гц (см. рис. 2в), что объясня- (Ловозеро) и 100% (Баренцбург). Время Для иллюстрации технических воз- ется образованием D-слоя ионосферы; наибольшей фазы затмения в Ловозере можностей как метода исследования ● ход линии восхода и захода Солнца от 10 ч 19 мин до 10 ч 35 мин, в Баренц- волновода Земля – ионосфера, так и совпадает с условной огибающей бурге: 10 ч 11 мин – 10 ч 21 мин. Дли- анализатора спектра АСПА на рисун- ках 2–4 представлены АЧХ поля атмос- фериков, полученных в обсерваториях 64 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 3×10–5 Спектр 20 марта 2015 в 10:25 5×10–5 Спектр 20 марта 2015 в 10:15 2,5×10–5 Спектр 20 марта 2015 в 10:35 4,5×10–5 Спектр 20 марта 2015 в 10:30 Спектр 20 марта 2015 в 11:00 Спектр 20 марта 2015 в 10:40 2×10–5 4×10–5 3,5×10–5 3000 4000 5000 6000 7000 H, 1,5×10–5 H, Частота, Гц 3×10–5 1×10–5 2,5×10–5 0,5×10–5 2×10–5 1,5×10–5 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 2000 а Частота, Гц 1×10–5 0,5×10–5 0 1000 б Рис. 3. Усреднённые АЧХ поля атмосфериков в различные фазы затмения 20.03.2015 г.: а) обс. Ловозеро; б) обс. Баренцбург тельность полного затмения в Баренц- 24.10.2017 25.10.2017 26.10.2017 бурге составляла 2 мин 30 с. 1800Частота, Гц 1,5×10–4 На рисунке 3 представлены усреднён- 1400 1,0×10–4 ные (10 мин) АЧХ поля атмосфериков 1000 0,5×10–4 для двух обсерваторий в различные фазы а 600 0,0×10–4 затмения. Во время максимальной фазы –0,5×10–4 затмения наблюдается уменьшение зна- –1,0×10–4 чения критической частоты волновода Земля – ионосфера Fкр~1500 Гц. После Амплитуда, нТл 10821 окончания затмения значение критиче- ской частоты растёт, что связано с иони- 10621 зацией ионосферы и появлением D-слоя. 10421 Вариации геомагнитного поля На рисунке 4 представлена зависи- 10221 Время, ч б мость АЧХ поля атмосфериков от гео- Высота, км магнитных возмущений и времени 100 восхода и захода Солнца. Для анали- 75 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 за характеристик поля атмосфериков 50 были выбраны три смежных дня наблю- 25 Освещённость Солнцем 24.10.2017–26.10.2017 дений 24–26.10.2017 г. с повышенной активностью геомагнитного поля [12]. 0 0:00 Вариации геомагнитного поля (±500 нTл) в период неосвещённой в ионосферы (24.10–25.10) совпали с уменьшением значения критической Рис. 4. Зависимость спектра поля атмосфериков от гелиогеофизических условий: а) сонограмма частоты волновода с величины ~1500 Гц поля атмосфериков (ΔF=600–2200 Гц, обс. Ловозеро); б) вариации геомагнитного поля Земли; до ~1300 Гц (см. рис. 4а), и с уменьше- в) линии восхода и захода Солнца нием девиации критической частоты на ~100 Гц (ночь 25.10 и 26.10). ты волновода Земля – ионосфера зна- ды сигналов, отражённых от ионосферы, чительно облегчает исследователям что позволяет выделить вариации кри- Приведённые особенности поведе- задачу оптимального выбора модели тической частоты волновода и оценить ния критической волны подтверди- ионосферы, так как критерием пра- высоты отражающего слоя ионосферы. ли результат, отмеченный авторами вильности выбора считается совпаде- в работе [11] о том, что геомагнитное ние расчётных значений параметров Если использовать простейшую модель поле существенно влияет на свойства ионосферы с экспериментальными волновода Земля – ионосфера (плоский волновода на ночной стороне и почти данными. В алгоритм обработки экс- резонатор, α – высота отражающего слоя не влияет на дневной. периментальных данных входит опе- в километрах), то критическая частота и рация вычитания из поля атмосфери- размеры волновода определяются следу- Вариации критической частоты ков значения амплитуды прямой вол- ющим соотношением [13]: волновода Земля – ионосфера ны для каждой спектральной линии. В результате получаем только амплиту- , (1) Получение экспериментальным спо- собом значения критической часто- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 65

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 2200 4×10–5 2200 12×10–5 10×10–5 2000 3,5×10–5 2000 8×10–5 6×10–5 Частота, Гц 1800 3×10–5 Частота, Гц 1800 4×10–5 1600 2,5×10–5 1600 2×10–5 1400 2×10–5 1400 0×10–5 1200 1,5×10–5 1200 –2×10–5 1000 1×10–5 1000 –4×10–5 800 0,5×10–5 800 а 06:00 12:00 18:00 б 06:00 12:00 18:00 Время, ч Время, ч Рис. 5. Сравнительные сонограммы поля атмосфериков: а) полное поле атмосфериков; б) поле с компенсацией прямой волны 1,00 Относительные амплитуды 3:49 3:59 4:09 4:19 4:29 4:40 1,02 2. Ратклифф Дж.А. Введение в физику 0,98 F =1050 Гц Время 1,00 ионосферы и магнитосферы. – М.: Мир, 1975. 296 с. 0,96 1 0,98 0,94 0,96 3. Александров М.С., Бакленова З.М., Глад- 0,92 0,94 штейн Н.Д., Озеров В.П., Потапов А.В., 0,90 0,92 Ремизов Л.Т. Флуктуации электромаг- нитного поля Земли в диапазоне СНЧ. – 3:39 0,90 М.: Наука, 1972. 196 с. а 4:50 4. Альперт Я.Л. Распространение электро- F =1200 Гц F =1500 Гц F =1650 Гц магнитных волн и ионосфера. – М.: Нау- 2 3 4 ка, 1972. 563 с. Частота, Гц 1600 5. Cummer S.A., Inan U.S., Bell T.F. Ionospheric 1400 D region remote sensing using VLF radio 1200 atmospherics // Radio Sci. № 33. P. 1781. 1998. 1000 4:02 4:26 4:54 б 3:39 Время 6. Datasheet AN221E04: http://www.anadigm. com/_doc/DS030100-U006.pdf. Рис. 6. Вариации критической частоты волновода Земля – ионосфера (обс. Ловозеро, 01.12.2017): а) вариации спектральных составляющих поля атмосфериков; б) вариации критической частоты волновода 7. Anadigm Customer Training: http:// anadigm.com/_doc/trainingdocument.pdf где c – скорость света в вакууме, μ0 – маг- мальных значений указанных спектраль- нитная постоянная, ε0 – диэлектриче- ных составляющих поля атмосфериков. 8. Яценков В.С. Микроконтроллеры ская постоянная. MICROCHIP. Практическое руковод- ЗАКЛЮЧЕНИЕ ство. 2-е изд. – М.: Горячая линия-Теле- Следовательно, в рамках данной моде- ком, 2005. ли ионосферы, зная критическую частоту Опыт обслуживания анализаторов волновода, можно вычислить высоту отра- АСПА, входящих в состав приёмно- 9. Галахов А.А., Ахметов О.И. Комплекс жающего слоя, используя формулу (1). измерительной аппаратуры на обсер- аппаратуры для регистрации импульс- ваториях ПГИ в сезонах наблюдений ной компоненты электромагнитно- На рисунке 5 показаны суточные 2014–2019 гг., показал их высокую го поля очень низкой частоты. Прибо- сонограммы поля атмосфериков, иллю- надёжность в работе. ры и техника эксперимента. 2011. № 3. стрирующие результат операции обра- С. 136–142. ботки данных по компенсации прямой Третье поколение ПАИС AN231E04, волны поля атмосфериков. которое отличается от предыдущего 10. Галахов А.А. Низкочастотные волны и AN221E04 более чем двукратным сни- сигналы во внешней ионосфере. Тру- Функция обнуления анализирующе- жением энергопотребления, расширен- ды 3-го Всесоюзного семинара по ОНЧ- го фильтра, входящая в алгоритм работы ным на 20 дБ динамическим диапазо- излучениям. Апатиты: КФАНСССР, 1974. АСПА, позволяет получать тонкую струк- ном, а также более низким питающим С. 133. туру спектра и, следовательно, временные напряжением 3,3 В, открывает новые вариации критической частоты волновода. перспективы использования их в гео- 11. Блиох П.В., Николаенко А.П., Филип- физической аппаратуре. пов Ю.Ф. Глобальные электромаг- На рисунке 6а приведён фрагмент зави- нитные резонансы в полости Зем- симости относительных амплитуд ряда ЛИТЕРАТУРА ля – ионосфера. – Киев.: Наук. думка, спектральных составляющих (1050, 1200, 1977. 200 с. 1500 и 1650 Гц) поля атмосфериков от вре- 1. Харгривс Дж.К. Верхняя атмосфера и сол- мени. График зависимости критической нечно-земные связи. – Л.: Гидрометеоиз- 12. http://www2.irf.se/Observatory/?link[Mag частоты волновода (см. рис. 6б) постро- дат, 1982. netometers]=Data. ен при сопоставлении во времени макси- 13. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электро- магнитные поля и волны. Изд. 2-е, пере- работанное и дополненное. – М.: Совет- ское радио, 1971. 664 с. 66 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ НОВОСТИ МИРА МЕЖДУНАРОДНЫЙ ФОРУМ бизнесом и государством. Особое вни- телекоммуникационного оборудования, вы- «МИКРОЭЛЕКТРОНИКА 2019» мание будет уделено вопросам развития числительной техники, достижениям в раз- цифровой экономики в России, формирова- работке беспилотного транспорта, телеме- C 30 сентября по 5 октября 2019 года в го- нию нормативно-правовой базы, разработ- дицинских технологий, систем идентифика- роде Алушта (Республика Крым) состоится ке ЭКБ, развитию производственных мощ- ции личности. V Международный форум «Микроэлектро- ностей и выпуску готовой продукции. Соор- ника 2019». Его организаторы: АО «НИИМА ганизатором деловой программы форума Непосредственное общение бизнес-сооб- «Прогресс», АО «НИИМЭ» и НИУ «МИЭТ». выступает Консорциум дизайн-центров и щества с ведущими специалистами и кон- Мероприятие состоится при поддержке Мин- предприятий радиоэлектронной промыш- структорами, обмен мнениями по прорыв- промторга России, Союза машиностроите- ленности. ным технологиям и их практическому приме- лей России, ГК «Ростех», АО «Росэлектро- нению послужат развитию отечественного ника» и фонда «Сколково». Круглые столы и дискуссии деловой про- микроэлектронного кластера, снижению им- граммы будут посвящены производству ра- портозависимости и укреплению деловых За четыре года существования форум диоэлектронных изделий для рынков бу- отношений. стал знаковым событием в российской ра- дущего, Интернету вещей (IoT), новинкам диоэлектронной отрасли. Независимая ав- www.microelectronica.pro торитетная площадка привлекает всё боль- шее количество участников из России, Бе- лоруссии, Армении, Китая и США. В форуме традиционно принимают участие предста- вители научного сообщества, госструктур, производственных объединений, бизнес-со- общества и инженеры-инноваторы микроэ- лектронной отрасли. Такой разнообразный состав участников способствует наиболее полному раскрытию темы мероприятия. В этом году планируется насыщенная де- ловая программа. Её главная цель – орга- низация прямого диалога между наукой, Реклама СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 67

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Адаптер 1-wire с использованием двух портов RS-485 и гальванической развязкой Андрей Шабронов ([email protected]) нена в редакторе DipTrace 2.4.0.2 и доступна для скачивания по ссылке В статье приведено описание 1-wire адаптера с гальванической [3]. Рассмотрим основные узлы адап- развязкой на оптических элементах с использованием стандартных тера. сигналов протокола RS-485. Схема адаптера выполнена без использования специальных микросхем преобразователей Оптическая пара V01 служит для интерфейса 1-wire. Вторым важным и отличительным достоинством передачи данных в шину 1-wire. Для устройства является наличие гальванической развязки, что существенно согласования сигналов со стороны расширяет сферу применения устройства в системах «умный дом» выхода RS-485-2-out включена рас- и в интеллектуальных информационных приложениях. пространённая микросхема U2 (sr485), представляющая собой преобразова- ВВЕДЕНИЕ В данной работе представлена схе- тель уровня сигналов RS-485 и управля- ма адаптера для обмена данными меж- емый переключатель передачи данных. Протокол 1-wire широко использу- ду компьютером и устройством 1-wire Микросхема работает без переключе- ется в современных системах сбора с использованием команд интерфей- ния режимов направления передачи данных и управления производством. са RS-485. Приведено описание прин- данных. К недостаткам подобных решений сле- ципа перехода от обмена данными дует отнести необходимость примене- с использованием одного порта на Оптическая пара V02 служит для при- ния специализированной микросхемы использование двух портов. Для тести- ёма данных от шины 1-wire. Cо сторо- преобразователя команд для протокола рования устройства прилагается про- ны входа RS-485-in включена такая же 1-wire и отсутствие гальванической раз- грамма [3], которую можно скачать на согласующая микросхема U1. Микро- вязки [1]. Предлагаемый адаптер позво- сайте www.soel.ru. схема работает без переключения ляет устранить данные недостатки и режимов передачи данных. Выход RO тем самым расширить сферу приме- ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА используется для индикации приё- нения изделий, работающих с прото- 1-WIRE АДАПТЕРА ма данных. Приём данных и наличие колом 1-wire. питания индицируется светодиодом Для согласования одновременной D1. Допускается использовать только Отличительным признаком прото- передачи и приёма данных по про- высокоскоростные оптические пары с кола 1-wire является простой набор токолу 1-wire используются два кана- задержкой на переключение не более команд физического уровня подклю- ла RS-485. Один из них работает на 1–2 мкс. чения, который состоит из двух сигна- передачу, а второй – на приём. По лов «0» и «1» с разной длительностью и сути это является «усиленным» вари- Приём информации из шины 1-wire отдельного сигнала сброса шины. Это антом протокола RS-232 и аналогом выполняет операционный усилитель позволяет достаточно просто перене- протокола RS-422. Схема адаптера, U3, работающий в режиме компарато- сти все команды в сигналы стандарта представленная на рисунке 1, выпол- ра и настроенный на среднее значение RS-485 [2]. напряжения питания 2,5 В. Операцион- ный усилитель обеспечивает помехо- XP1 D1 R1 430 защищённость и согласование с при- Uпит1 АЛ1036 1 нимающей оптопарой V02. +5 В 1 1 0В 2 2 2 Определение значения «0» или «1» импульсного сигнала по «среднему C2 100n U3 R6 уровню» амплитуды сигнала позво- R3 2k 100k ляет получить максимально возмож- XP2 8 sr485 1 140УД1208(А776) ную длину подключения. К шине 2 6 –2 1-wire и интерфейсу RS-485 подключе- RS-485-1-in 6 V RO 5 VO2 8 ны источники питания. Все микросхе- 7 cc 3 +3 мы адаптера должны иметь фильтрую- 1 4 6N136N 7 1 щие конденсаторы ёмкостью не менее A 1 2 RE 8 2 6 100 нФ. Схема не критична к исполь- 0В 2 зуемой элементной базе, допускается B 33 A U1 R8 замена элементов на любые зарубеж- B DE 4k3 ные или отечественные аналоги. В дан- ной работе использованы распростра- DI 3 54 XP5 нённые преобразователи USB-RS-485, 7 C3 которые через данный адаптер рабо- 5 GND 1 Uпит2 тают с шиной 1-wire [4]. Питание +5 В 1 +5 В доступно непосредственно от интер- 2 2 0В фейса USB. R2 300 R5 100n R4 12к R7 C1 100k XP4 100n VO1 240 1-wire 6N136N 1 1 +5 В 28 XP3 sr485 6 2 2 1-wire V RO 3 3 0В RS-485-2-out 8 1 A 11 0В 2 2 cc RE 2 3 5 B 33 7 6A U2 DE 3 7B DI 4 5 GND Рис. 1. Принципиальная схема 1-wire адаптера 68 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Рис. 2. Окно диспетчера устройств В тестируемой конфигурации в Рис. 3. Окно тестовой программы шину 1-wire было включено четыре датчика DS18B20, измеряющих тем- Управление 1-wire Сеть 1-wire Контроль работы 1-wire пературу окружающей среды. Про- Адаптер грамма написана на языке програм- Адаптер Hih3610 Датчики влажности мирования Форт [5]. Текст программы и температуры ПК-2 (файл 1wire2RS-485_v1.f), исполняе- ds1820 мый файл (файл 1wire2RS-485_v1.exe) и компилятор языка Форт (файл ПК-1 100_spf4.exe) доступны в архиве [3]. Программа может быть перенесена Рис. 4. Блок-схема сети 1-wire с двумя компьютерами на любой другой язык программирова- ния и на любую операционную систе- ЗАКЛЮЧЕНИЕ ение систем с «двухпортовой» реализа- му, поскольку работа с портами RS-485 цией адаптера. Однако создание про- широко освещена в технической лите- Очевидным достоинством предло- граммного обеспечения для данно- ратуре. женной схемы адаптера 1-wire c галь- го типа адаптеров не должно вызвать ванической развязкой является отказ больших трудностей, поскольку алго- Для работы программы требует- от специальных программируемых ритм опроса устройств 1-wire остаётся ся открыть два устройства с доступом интерфейсных микросхем. Это повы- без изменений. Все ранее готовые про- по протоколу RS-485. На рисунке 2 шает ремонтопригодность и надёж- граммы обращения через один порт без приведён фрагмент окна диспетчера ность системы. Вторым достоинством проблем модифицируются для работы устройств с двумя подключёнными схемы является возможность нара- с двумя портами, где один порт только адаптерами USB-RS-485, которым соот- щивания количества точек досту- читает, а другой только передаёт дан- ветствуют порты COM99 и COM100. па и возможность работы в парал- ные. Для демонстрации работы адаптера лельном режиме с дублированием, разработана тестовая программа [3]. что позволяет ввести избыточность ЛИТЕРАТУРА На рисунке 3 показано окно работа- аппаратной поддержки и реализовы- ющей программы с портами COM99 и вать системы с «горячим» резервиро- 1. https://www.chipfind.ru/datasheet/assp/ COM100. ванием. ibuttons/ Необходимо отметить, что все суще- На рисунке 4 приведена блок-схема 2. http://www.bookasutp.ru/Chapter2_3.aspx ствующие адаптеры 1-wire построены сети 1-wire, где один персональный 3. http://shabronov_s2.dyn-dns.ru/temp/ на использовании только одного порта компьютер управляет и считывает дан- COM или USB. Однако алгоритм опро- ные, а второй осуществляет контроль sintep_v3_4spf/publ/adapter_1wire_v2.zip са устройства 1-wire и все существую- работы сети. В случае необходимости 4. https://www.aliexpress.com/popular/usb- щие коды запросов и ответов остают- контролирующий компьютер берёт на ся прежними. Необходимо только в себя функции считывания данных. rs485-converter.html самом нижнем уровне доступа ввести 5. http://www.forth.org.ru/ разделение на передачу данных с одно- Отсутствие наработанного програм- 6. h t t p s : / / c o n s t e e l - e l e c t r o n i c s . r u / го порта и приёма данных с другого. много обеспечения сдерживает постро- preobrazovateli/Ethernet/Ethernet-RS- Если адаптер подключён правиль- 485?yclid=7649842954622221283 но, то при передаче данных на один порт такой же сигнал придёт и на дру- гой. Таким способом можно определять работоспособность адаптера. В тесто- вом меню эту проверку можно выпол- нить нажатием клавиши «1» – «авто- определение» портов адаптера. В настоящее время существует целый класс устройств интерфейса LAN-RS-485 для промышленного применения, кото- рые поддерживают работу с двумя и более портами [6]. При использовании интерфейса TCP/IP-RS-485 требуется обратить внимание на возможность про- граммирования скорости порта в режи- ме передачи данных. Для формирова- ния сигнала сброса шины 1-wire обыч- но используется переход на меньшую скорость порта и последующую пере- дачу одного байта. Функция изменения скорости может отсутствовать в некото- рых аппаратных реализациях. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 69

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Влияние тепловой модели печатной платы на точность моделирования температуры электронных компонентов Алексей Решетников, Владимир Мичурин ([email protected]) ты. Свойства материала задаются в зависимости от количества и толщи- В своей практике инженеры регулярно сталкиваются с необходимостью ны слоёв проводников и доли метал- решения задач по обеспечению функционирования радиоэлектронных лизации в каждом слое. компонентов в требуемых тепловых режимах. Одним из важнейших 4. Усреднение свойств послойно по вопросов, возникающих при тепловом моделировании электроники, двумерной сетке. Каждый из сло- является корректная оценка влияния структуры печатной платы ёв разбивается двухмерной сеткой на температуру расположенных на ней электронных компонентов. с заданным разрешением. В преде- лах каждого квадрата сетки тепловые Существует ряд электронных компо- сантиметров. Детальное моделирова- свойства структуры печатной платы нентов, охлаждаемых, главным обра- ние внутренней структуры таких плат усредняются. зом, посредством печатной платы: классическими 3D-решателями потре- 5. Комбинированные методы – соче- транзисторы цепей питания, силовые бует существенных временных затрат тание разных методов, когда, напри- диоды, микросхемы без радиаторов и вычислительных ресурсов. мер, наиболее критичные участки и т.д. Для таких элементов 90% (и более) платы вокруг горячих компонентов теплового потока от компонента отво- Задача моделирования заключается моделируются с большей детализа- дится через плату. Поэтому корректный в построении вычислительной сетки с цией, чем вся плата. учёт структуры печатной платы стано- разрешением, достаточным для расчёта Не все средства САПР для теплово- вится важнейшей задачей. модели с требуемой точностью. Структу- го моделирования позволяют реализо- ра же печатной платы такова, что соот- вать все рассмотренные выше методы. У микросхем, охлаждаемых через ношение её длины и ширины к толщи- Проблемы, как правило, возникают при установленный на них радиатор (про- не слишком велико для разбиения рас- использовании детализированной моде- цессоры, память, мосты, ПЛИС), в пла- чётной модели на конечные объёмные ли и усреднении по сетке. Детализиро- ту уходит порядка 5–10% от общего элементы [1]. Толщина слоёв прово- ванную модель бывает непросто коррек- теплового потока, и им, как правило, дника измеряется микронами, а протя- тно перенести из ECAD в САПР теплового в процессе моделирования пренебре- жённость трасс проводников – едини- моделирования, а утилиты усреднения гают. Однако зачастую такую методи- цами и десятками сантиметров. Сетка по двумерной сетке, к сожалению, име- ку расчёта переносят на всю исследуе- для такой структуры содержит десятки ются не во всех программных средствах мую систему, что нередко приводит к и сотни миллионов ячеек, что потребу- теплового моделирования. существенным ошибкам. ет больших вычислительных ресурсов. Ниже проводится сравнение двух Даже с учётом доступности современ- методов моделирования печатной В настоящей статье проводится срав- ных вычислительных мощностей, их платы в различных САПР. В САПР № 1 нение разных методик теплового моде- использование для подобных задач не (SolidWorks Flow Simulation) классиче- лирования печатных плат и исследует- является оправданным. Поэтому инже- ским 3D-решателем строится модель ся их влияние на конечный результат неры-расчётчики вынуждены искать с усреднением свойств платы при анализа – температуру компонентов. компромиссное решение и упрощать помощи анизотропного материала. структуру платы при моделировании. В САПР № 2 (Cadence Sigrity) выпол- ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ няется детализированное моделиро- Существуют следующие основные вание структуры платы с использова- МОДЕЛИРОВАНИЯ методы моделирования печатных плат: нием 2,5D-сетки. Сложность задачи корректного моде- 1. Детализированное моделирование В качестве примера для расчёта используется модель силового диода с лирования печатной платы зависит от печатной платы без упрощения её участком печатной платы. Силовой диод устройства самой печатной платы и реальной структуры. (выпрямитель с барьером Шоттки) явля- сложности устройства в целом. Про- 2. Усреднение свойств теплопроводно- ется хорошим примером электронного стые печатные платы с малым числом сти при помощи материала с анизо- компонента, охлаждаемого преимуще- слоёв (1–2) и небольшой площадью тропными свойствами проводимо- ственно через плату, что предусмотрено (100…200 см2) могут быть без особых сти – отдельно поперечная и про- конструкцией его корпуса – D2PAK или трудностей детально промоделиро- дольная проводимость. Продольная TO263. При этом важно знать, насколько ваны с использованием классических проводимость моделирует теплопро- сильно он будет нагреваться, т.к. от тем- 3D-решателей без каких-либо упро- водность в медных слоях проводни- пературы существенно зависят электри- щений. Однако подавляющее боль- ков, поперечная – теплопроводность ческие характеристики диода. Неверная шинство современных электронных от слоя к слою, через текстолит и пе- оценка нагрева диода может привести изделий строятся на более сложных реходные отверстия. печатных платах, имеющих более 3. Усреднение свойств теплопроводно- полутора десятков слоёв и площадь в сти с учётом слоистой структуры пла- несколько сотен десятков квадратных 70 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 1. Общий вид диода-выпрямителя Рис. 2. Стек печатной платы 65 на печатной плате 61 та» (RθJB) и «источник – корпус» или 57 к недооценке его нагрева и получению «источник – окружающая среда» (RθJC 53 неработоспособного устройства или к или RθJA). Стоит отдельно упомянуть 49 переоценке и необходимости построе- одну особенность, связанную с указа- 45 ния избыточной системы охлаждения, нием сопротивлений для компонен- 41 т.е. к увеличению сложности устройства, тов, охлаждаемых через платы. Фак- 37 его массы, габаритов, стоимости и вре- тически, охлаждение таких компонен- 33 мени разработки. тов идёт через корпус на плату, поэтому 29 сопротивление «источник – корпус» 25 Существует несколько методов тепло- (RθJC) стоит трактовать как сопротив- Температура вого моделирования электронных ком- ление «источник – плата» и в модели (твёрдое тело), °С понентов, характеризующихся разной задавать его именно так. Сопротивле- точностью, сложностью, применимо- ние «источник – окружающая среда» Рис. 3. Температурное поле (SolidWorks Flow стью в той или иной расчётной САПР и т.д. фактически эквивалентно сопротив- Simulation) Используемые методы моделирования и лению «источник – корпус» для ком- тепловые модели делятся на два больших понентов, охлаждаемых через радиа- Рис. 4. Детализированная модель верхнего слоя класса – детализированные тепловые тор. В расчётных САПР, как правило, модели (DTM – Detailed Thermal Model) для 2R-моделей задаются сопротивле- 80,41 и компактные тепловые модели (CTM – ния «источник–корпус» и «источник– 76,83 Compact Thermal Model) [2]. В зависимо- плата», и незнание указанной выше осо- 73,25 сти от решаемой задачи и доступности, бенности может привести к путанице и 69,67 необходимых для расчёта данных, выби- неверным результатам моделирования. 66,09 рается та или иная модель. В настоящей 62,5 статье используется двухрезистивная Плата описывается параллелепипедом 58,92 модель компонента – 2R-модель. с соответствующими размерами и ани- 55,34 зотропным материалом со свойствами, 51,76 Для наглядности при моделировании рассчитанными из усреднения стека сло- 48,18 решается внешняя задача, имитирую- ёв реальной платы, с поперечной тепло- 44,6 щая простейший случай – охлаждение Температура, °С платы с установленным компонентом проводностью 0,45 Вт/м⋅К и продольной посредством естественной конвекции, теплопроводностью 131,5 Вт/м⋅К. Метал- Рис. 5. Температурное поле на поверхности без корпуса. Температура окружающей платы и диоде (Cadence Sigrity) среды задаётся равной +25°С. лизация по слоям задаётся в 90%. Стек платы показан на рисунке 2. ющими тепловыми сопротивлениями. МОДЕЛЬ И РЕЗУЛЬТАТЫ Печатная плата моделируется детально, с МОДЕЛИРОВАНИЯ В САПР № 1 Максимальная температура компо- учётом структуры слоёв (cтек платы пока- нента составила +60°С. Температурное зан на рисунке 2), разводки трасс внутри При моделировании в САПР №1 стро- поле на поверхности модели показано слоёв и переходных отверстий. На рисун- ится упрощённая модель части электрон- на рисунке 3. Далее требуется оценить ке 4 показан верхний слой печатной пла- ного устройства, т.е. моделируется непо- влияние топологии печатной платы на ты. Как видно из рисунка, электронный средственно сам диод-выпрямитель и температуру диода. модуль обладает тройным дублировани- участок платы 100×100 мм, посредством ем канала питания, и в один момент вре- которого осуществляется охлаждение. МОДЕЛЬ И РЕЗУЛЬТАТЫ мени функционирует только один канал. МОДЕЛИРОВАНИЯ В САПР № 2 Сам диод-выпрямитель представля- В результате моделирования расчёт- ется 2R-моделью, геометрия компо- Сравним теперь результаты моделиро- ная температура нагрева диода составля- нента описывается двумя параллеле- вания в САПР № 1 с результатами моде- ет +80,5°С. Температурное поле показано пипедами с размерами, аналогичны- лирования в САПР № 2, где учитывается на рисунке 5. Видно, что результат моде- ми размерам корпуса, как показано на детализированная структура печатной лирования в САПР № 2 отличается в боль- рисунке 1. Данный метод удобен тем, платы. Модель компонента в САПР № 2 шую сторону от результатов моделирова- что в документации на электронные задаётся в виде 2R-модели с соответству- ния в САПР № 1 приблизительно на 20°С. компоненты обычно указывают дан- ные по тепловым свойствам как раз Как видно из графика зависимости для такой модели, а именно: тепло- среднего прямого тока от температу- вые сопротивления «источник – пла- ры (см. рис. 6), падение тока начина- ется при температуре корпуса около +120…+125°С [3]. Полученная в расчё- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 71

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Допустимая температура корпуса, °С Температура, °С 150 60,57 Постоянный ток Рис. 8. Внутренний слой печатной платы 59,33 до оптимизации 58,09 140 56,86 55,62 130 54,38 53,15 120 Квадратная волна 51,91 (D = 0,50) 50,67 49,44 110 48,2 100 5 10 15 20 25 30 Средний прямой ток, А Рис. 6. Допустимая температура корпуса диода в зависимости от прямого тока 75,28 Рис. 11. Распределение температуры 73,05 по переходному отверстию после оптимизации 70,82 (Cadence Sigrity) 68,58 Расчётные температуры 66,35 64,12 САПР САПР № 2 (°С) 61,88 №1 59,65 Элемент (°С) До оптимизации После оптимизации 57,42 Диод 55,18 Рис. 9. Внутренний слой печатной платы 60 80,5 63 52,95 после оптимизации Верхний Температура, °С слой Переходное отверстие 63,15 Нижний Рис. 7. Распределение температуры 60,84 слой – 75,5 60 по переходному отверстию (Cadence Sigrity) 58,53 56,21 – 60 56 тах температура не является критиче- 53,9 ской для диода в заданных условиях экс- 51,58 Дополнительно стоит отметить, что плуатации. Однако в реальных изделиях 49,27 такое моделирование позволяет рас- температурный диапазон окружающей 46,96 считать тепловое состояние электрон- среды, как правило, достаточно широк – 44,64 ного модуля с учётом разогрева от про- от –40 до +55°С. При размещении элек- 42,33 текающих токов и оценить влияние тронного модуля в герметичном кор- 40,02 температуры на физические харак- пусе охлаждение диода ещё более Температура, °С теристики меди. Это, в свою очередь, ухудшится. В таком случае недооценка повлияет на уровень падения напряже- нагрева на 20…25°С может привести к Рис. 10. Температурное поле на поверхности ний и плотности токов. Данный эффект приближению реальной температуры платы и диоде после оптимизации при моделировании был сознательно к эксплуатационному порогу и спрово- отключён, так как САПР № 1 не позво- цировать перебои в системе питания. Было принято решение добавить ляет его учитывать. полигоны питания на внутренних слоях В чём же причина столь большой раз- и уплотнить шаблон переходных отвер- Понимание границ применимо- ницы в расчётах? Обнаружилось, что в стий под площадкой диода. На рисунках сти средств моделирования повыша- модуле токопроводящие слои сфор- 8 и 9 показан один из внутренних сло- ет вероятность получения результата, мированы не совсем обычно. Полигон ёв платы до и после оптимизации соот- коррелирующего с реальными испы- питания с верхнего слоя (Top) через ветственно. В результате оптимизации таниями, обеспечивает нахождение переходные отверстия соединяется расчётная температура диода снизилась оптимального технического решения только с нижним слоем (Bottom) и через до +63°С. Температурное поле показано с минимальными временными затра- разъёмы питания направляется на сле- на рисунке 10. По результатам расчётов тами и улучшает технико-экономиче- дующий электронный модуль в стойке. температура переходного отверстия в ские характеристики изделия. Распределение температуры по переход- верхнем слое оказалась равной +60°С, а ному отверстию показано на рисунке 7. в нижнем – +56°С, разница между ними ЛИТЕРАТУРА составила всего 4°С. Распределение тем- По результатам расчёта температура пературы по переходному отверстию 1. Зенкевич О. Метод конечных элементов переходного отверстия в верхнем слое показано на рисунке 11. Расчётные тем- в технике. – М.: Мир, 1975. равна +75,5°С, а в нижнем слое – +60°С. пературы представлены в таблице. Таким образом, разница составляет более 2. Решетников А., Мичурин В. Особенности 15°С. Следовательно, теплопроводности ВЫВОДЫ применения детализированных тепловых переходных отверстий недостаточно для моделей для тепловых расчётов микро- качественного распределения теплово- Учёт реальной топологии печатной схем в корпусах BGA, LGA и PGA. Совре- го потока, и печатная плата препятствует платы при моделировании теплового менная электроника. №5, 2019. С. 44–47. качественному охлаждению диода. состояния радиоэлектронной аппара- туры позволяет устранить неопреде- 3. Vishay Semiconductors, High Performance лённость, возникающую при исполь- Schottky Rectifier, 2 x 20 A. URL: https:// зовании анизотропного материала, www.vishay.com/docs/94963/ а также выбирать направление опти- vs-42ctq030shm3.pdf мизации более осмысленно. 72 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

Реклама

Реклама

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛЫ УЖЕ ОПЛАЧЕНА РЕКЛАМОДАТЕЛЯМИ Бесплатная подписка для специалистов 3 идентичные версии: печатная, электронная, мобильная Мобильное приложение Мобильное приложение App Store Google Play App Store Google Play Реклама WWW.CTA.RU WWW.SOEL.RU Подписка оформляется на сайтах журналов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Ограничители пускового тока для бортовых систем электропитания Анатолий Миронов ([email protected]), Сергей Шендяпин состав ОПТ специальный таймер, при- нудительно выключающий РЭ по исте- В статье описываются структуры и параметры ограничителей пускового чении указанного времени (на рис. 1 тока для систем вторичного электропитания автономных объектов, не показан). рассматриваются вопросы повышения надёжности при увеличении мощности, расширения функциональных возможностей. Другой путь решения этой пробле- мы – перевод РЭ при перегрузке в Ограничители пускового тока играет роль корректирующего. Тогда импульсный режим работы. В [2] при- (ОПТ) широко применяются для при токе регулирующего элемента РЭ ведена электрическая схема одного из построения систем электропитания IРЭ<IРЭ.МАКС сигнал на выходе усили- вариантов ОПТ с «импульсным» алго- бортовой РЭА, первичный источник теля У максимален и регулирующий ритмом работы РЭ. На рисунке 2 пока- электропитания которых ограничен элемент РЭ открыт. При увеличении зана его функциональная схема. Назо- по мощности и не допускает бросков тока нагрузки до значения IРЭ.МАКС сиг- вём эту структуру ОПТ2. тока. К таковым относятся, например, нал на выходе усилителя У уменьша- системы вторичного электропитания ется, переводя регулирующий элемент Усилитель У измеряет ток с помощью (СВЭП) космических аппаратов, пер- РЭ в линейный режим и ограничивая резистора-датчика тока RДТ в «минусо- вичный источник питания которых тем самым ток через него и в нагруз- вой» шине питания и управляет рабо- (аккумуляторная батарея) имеет огра- ке значением IРЭ.МАКС. Установившееся той регулирующего элемента РЭ. Драй- ниченные энергоресурсы. Обычно значение выходного напряжения ОПТ вер Др преобразует выходной сигнал У ОПТ включается на входе СВЭП, огра- при этом UВЫХ = RН×IРЭ.МАКС, где RН – экви- в управляющее напряжение UУ.РЭ фор- ничивая зарядный ток конденсаторов валентное активное сопротивление мата, требуемого для быстрого откры- входных фильтров всей группы моду- нагрузки. На РЭ в этом режиме выделя- вания и запирания РЭ. Для устойчивой лей электропитания и защищая кон- ется мощность РРЭ = (UВХ – UВЫХ)×IРЭ.МАКС, работы ОПТ в режиме переключения такты силового коммутатора, комму- а при коротком замыкании на выходе – РЭ усилитель У охвачен положительной тационный ресурс которых невелик. РРЭ.МАКС = UВХ×IРЭ.МАКС. обратной связью на резисторах R1R2. На рисунке 1 приведена функци- Недостатком рассмотренного ОПТ В установившемся режиме рабо- ональная схема ОПТ с «минусовой» является увеличенная мощность, выде- ты ОПТ2 справедливо соотношение: общей шиной, регулирующий эле- ляемая на РЭ во время запуска СВЭП IН =IL = IДТ, на выходе У напряжение близ- мент (РЭ) которого работает в режи- или коротком замыкании на его выхо- ко к нулю: UУ.ВКЛ ≈ 0, на выходе драйвера ме непрерывного регулирования [1]. де, что влечёт за собой перегрев регу- Др – напряжение UРЭ.ВКЛ, обеспечиваю- Обозначим эту структуру как ОПТ1. лирующего элемента и ограничивает щее открытое состояние РЭ. Рабочий Он содержит регулирующий элемент время действия перегрузки на уровне ток протекает от источника входно- РЭ, резисторный датчик тока RДТ, источ- сотен микросекунд – единиц милли- го напряжения через открытый РЭ, ник опорного напряжения UОП и регу- секунд. Поэтому ОПТ с непрерывным дроссель L, нагрузку и резистор-дат- лирующий усилитель У. режимом регулирования РЭ применя- чик тока RДТ. На рисунке 3 показаны ется только при малых токах нагрузки эпюры сигналов во время включения Максимальное значение тока ОПТ1 (до 1…2 А). Но даже в этом случае необ- ОПТ при запуске на активно-ёмкост- IОПТ.МАКС устанавливается номиналом рези- ходимо предусмотреть ограничение ную нагрузку. стора-датчика тока RДТ: IОПТ.МАКС =UОП/RДТ. длительности перегрузки РЭ во время КЗ в нагрузке. Например, включить в При включении ОПТ, когда проис- Выходной конденсатор С не обяза- ходит зарядка конденсатора С и кон- телен. Он имеет небольшую ёмкость и денсаторов входных фильтров, под- ключённых на выход ОПТ модулей RДТ РЭ U +U РЭ L +U U ВЫХ ВХ R1 ВЫХ Др ВХ C –UВХ VD C R2 U ОП –UВЫХ + + –У У – U ОП R ДТ Общая шина Общая шина Рис. 1. Функциональная схема ОПТ1 с РЭ непрерывного регулирования Рис. 2. Функциональная схема ОПТ2 с импульсным режимом работы РЭ при перегрузках 74 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ питания СВЭП, ток нагрузки увеличи- U вается, и при напряжении на датчике У.РЭ тока UДТ.ВЫКЛ = UОП×(1+R1/R2) на выходе У скачкообразно устанавливается напря- U жение UУ.ВЫХ, на выходе драйвера Др – 0 РЭ.ВКЛ и РЭ закрывается. Это выражение спра- ведливо при условии, когда R1, R2 >> RДТ, t t что легко выполнить во всех практиче- t ских реализациях ОПТ. Ток в дросселе L ВКЛ начинает уменьшаться, протекая теперь через замыкающий диод VD, нагрузку I I и датчик тока RДТ. При напряжении на RДТ UДТ.ВКЛ = UОП×(1+R2/R1)–UУ.ВЫХ×R2/R1 РЭ ДТ напряжение на выходе У вновь устанав- ливается на уровне 0, на выходе Др – I напряжение UРЭ.ВКЛ, РЭ вновь откры- вается и процесс повторяется. Таким ДТ.ВЫКЛ образом резисторами R1R2 реализо- ван гистерезис ΔUДТ = UДТ.ВКЛ – UДТ.ВЫКЛ = I I =UУ.ВЫХ×R2/R1. От выражений напряже- ния переключения UДТ.ВКЛ, UДТ.ВЫКЛ через ДТ.ВКЛ ДТ RДТ просто перейти к соответствующим значениям токов IДТ.ВКЛ и IДТ.ВЫКЛ. I С каждым периодом работы напря- РЭ жение на выходе ОПТ увеличивается до тех пор, пока на очередном периоде U работы ток IДТ уже не достигает значения ВЫХ IДТ.ВЫКЛ. РЭ остаётся открытым и процесс включения заканчивается. ОПТ на этапе t t запуска работает как импульсный пре- образователь релейного типа, у которо- ВКЛ го меняется как длительность открыто- го состояния РЭ, так и длительность его Рис. 3. Эпюры сигналов ОПТ2 при запуске на активно-ёмкостную нагрузку закрытого состояния. Такой алгоритм включения обеспечивает минимальное R РЭ L время переходного процесса нараста- ДТ Од U ния выходного напряжения ОПТ при фиксированном потребляемом токе U ВЫХ среди всех других импульсных спосо- ВХ бов управления РЭ (ШИМ, ЧИМ). U C ОП VD РЭ в режиме перегрузки или запуска У работает в импульсном режиме. Мощ- Общая шина ность, выделяющаяся на нём, многократ- Общая шина но меньше аналогичного показателя структуры ОПТ1, поэтому длительность Рис. 4. Функциональная схема ОПТ3 с общей шиной и импульсным режимом работы РЭ перегрузки значения не имеет. Он, фак- тически, теперь является не ограничи- чается от аналогичного параметра навливается также, как и в ОПТ2. В уста- телем пускового тока, а просто ограни- ОПТ1 и составляет для современных новившемся режиме работы при токе чителем тока (ОТ), защищая узлы СВЭП элементов доли вольта. Кроме того регулирующего элемента РЭ IРЭ < IРЭ.МАКС во всех режимах работы, а не только при необходимо учитывать, что нагруз- сигнал на выходе усилителя У максима- запуске. Так, например, при выходе из ка должна выбираться на максималь- лен. Одновибратором Од он дискрими- строя одного из модулей питания СВЭП ное значение среднего выходного нируется как логическая единица и на ОПТ2 ограничивает потребляемый ток тока I =ВЫХ.МАКС = (IДТ.ВКЛ + IДТ.ВЫКЛ)/2, хотя его выходе удерживается сигнал логи- им и защищает его от полного разру- в импульсный режим ОПТ2 переходит ческого нуля. При этом РЭ открыт. При шения. Кроме того, в установившемся при значении тока IДТ.ВЫКЛ > I .ВЫХ.МАКС увеличении тока через него до значе- режиме LC-элементы устройства рабо- ния IРЭ.МАКС сигнал на выходе усилите- тают как помехоподавляющий фильтр с Особенностью рассмотренного ОПТ ля У уменьшается. Когда его значение эффективным диапазоном фильтрации является отсутствие общего для входа и достигнет уровня логического нуля, до нескольких десятков МГц. выхода провода, что ограничивает его одновибратор Од запускается. Напря- функциональные возможности и сужа- жение на его выходе скачкообразно В установившемся режиме суммар- ет область применения. устанавливается на уровне логиче- ное падение напряжения на откры- ской единицы и удерживается в этом том РЭ, L и ДТ практически не отли- Этот недостаток устранён в ОПТ, состоянии в течение времени задерж- функциональная схема которого пока- ки tЗАД, запирая РЭ на указанное время. зана на рисунке 4 [3]. Здесь, кроме пере- Таким способом в ОПТ3 формируется численных выше узлов, в состав ОПТ пауза в работе РЭ, за время которой ток включён одновибратор Од. Назовём эту в дросселе L уменьшается. По оконча- структуру ОПТ3. нии паузы усилитель У и одновибратор Максимальное значение тока через регулирующий элемент РЭ и RДТ уста- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 75

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Таблица 1. Основные характеристики ВВФ ОПТ серии МДО Таблица 2. Основные характеристики унифицированных модулей ОПТ серии МДО Характеристики Значение Обозначение Номинальный Максимальный Максимальное Габариты Диапазон входных напряжений, В 17…36, 82…154 импульсный падение корпуса без Масса, г Диапазон температур окружающей среды, °С модуля рабочий ток, А входной ток, А фланцев, мм Диапазон давлений окружающей среды, мм рт. ст. –60…+105 напряжения, Механический удар одиночного действия, g 10–6…1500 МДО1 1 2 не более, мВ 30×20×10 20 Механический удар многократного действия, g МДО3 3 5 40×30×10 35 Линейное ускорение, g 1000 МДО5 5 8 300 48×33×10 45 Повышенная относительная влажность воздуха 150 МДО10 10 16 58×40×10 65 при температуре окружающей среды +35°С, % 115 МДО20 20 32 300 73×53×13 100 98…100 300 Примечание: ОПТ на сеть 82…154 В разрабатываются только на рабочие 300 токи 1 и 3 А. 400 Рис. 5. Осциллограмма входного тока ОПТ серии МДО5 при включении Рис. 6. Осциллограмма выходного напряжения ОПТ серии МДО5 при на активно-ёмкостную нагрузку включении на активно-ёмкостную нагрузку Косл, дБ рованную линейку модулей ОПТ серии МДО, основные характеристики внеш- 80 них воздействующих факторов (ВВФ) 70 для которых перечислены в таблице 1. 60 50 Массогабаритные и основные элек- 40 трические характеристики линейки 30 ОПТ приведены в таблице 2. 20 10 Модули ОПТ имеют общую отри- цательную шину, реализуют возмож- 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,4 F, МГц ность управления включением с помо- щью маломощного сигнала логическо- Рис. 7. Частотная зависимость коэффициента ослабления ОПТ серии МДО5 го характера. На рисунке 5 показана осциллограмма входного тока при Од возвращаются в исходное состоя- С параметры структур ОПТ2 и ОПТ3 по запуске ОПТ на активно-ёмкостную ние, РЭ открывается и ток в через РЭ, постоянному току практически эквива- нагрузку. Т.к. «полезное» напряжение на L и С вновь начинает увеличиваться. лентны. Все преимущества структуры датчике тока составляет порядка 40 мВ, В итоге при перегрузке по току на выхо- ОПТ2 являются таковыми и для структу- в осциллограмме видны помехи, воз- де ОПТ3, аналогично ОПТ2, переходит ры ОПТ3. Относительно небольшая мощ- никающие в схеме в момент переклю- в импульсный режим работы, ограни- ность рассеивания на РЭ во время запуска чения силовых элементов, практиче- чивая максимальное значение тока и перегрузки позволяет проектировать на ски такой же амплитуды, как и полез- через РЭ и нагрузку на уровне IРЭ.МАКС. основе этих структур ОПТ на токи в десят- ный сигнал. На рисунке 6 показана При этом РЭ также работает в режиме ки ампер. Существуют и другие способы осциллограмма выходного напряже- переключения с минимальной рассе- реализации импульсного режима рабо- ния при запуске. Очевидно, что при иваемой на нём мощностью. ты РЭ на этапе запуска и перегрузки [4]. такой относительно небольшой скоро- сти нарастания напряжения на выходе После окончания переходного про- На основе проведённых исследований ОПТ, т.е. на входе ёмкостных фильтров цесса заряда выходного конденсатора ООО «АЭИЭП» разрабатывает унифици- нагруженных на ОПТ преобразовате- лей, их зарядные токи невелики, что положительно сказывается на надёж- ности последних. На осциллограмме хорошо видно, как после заряда ёмко- 76 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ стей нагрузки ОПТ переходит в непре- Вопросы стойкости устройства к 2. Миронов А.А. Некоторые проблемы раз- рывный режим работы. специальным воздействиям решают- работки ограничителей пускового тока. ся выбором соответствующей элемент- Обзор по материалам отечественной и В установившемся режиме ОПТ ной базы. зарубежной патентной информации за импульсного типа работают как поме- 1972–1989 гг. Центр научно-технической хоподавляющий фильтр с эффектив- ЛИТЕРАТУРА информации «Поиск». Выпуск 42, 1990 г., ной полосой подавления до несколь- с. 13 (рис. 8). ких десятков МГц. Максимальное осла- 1. Миронов А.А. Некоторые проблемы раз- бление вплоть до 70 дБ ОПТ реализует работки ограничителей пускового тока. 3. Миронов А.А. Ограничитель тока. как раз в зоне действия первых, самых Обзор по материалам отечественной и Патент РФ на полезную модель мощных гармоник силовых преобразо- зарубежной патентной информации за № 46593. 2005 г. вателей. Сглаженная частотная зависи- 1972–1989 гг. Центр научно-технической мость коэффициента ослабления ОПТ информации «Поиск». Выпуск 42, 1990 г., 4. Миронов А.А. Ограничитель тока. МДО5 показана на рисунке 7. с. 5 (рис. 2). Патент РФ на полезную модель № 182804. 2018 г. НОВОСТИ МИРА ствия радиационного излучения и проведе- для создания нового поколения приборов ния испытаний на радиационную стойкость. на основе карбида кремния и алмаза, вклю- VIII ВСЕРОССИЙСКАЯ О проблемах и возможностях в данной об- чавший демонстрацию образцов алмазной КОНФЕРЕНЦИЯ «ЭКБ-2019» ласти говорили представители НИИЯФ МГУ продукции. им. Ломоносова (заведующий лаборатори- УСПЕШНО ЗАВЕРШИЛА СВОЮ ей Д.М. Подорожный), ГО «НПЦ НАН Бела- Актуальные вопросы и проблемы им- РАБОТУ руси по материаловедению» (заведующий портозамещения были освещены в докла- лабораторий С.Б. Ластовский), НИЯУ МИФИ дах представителей АО «ГосМКБ «Вымпел 15–16 августа 2019 года в Москве прошла (ведущий научный сотрудник А.В. Улано- им. И.И. Топорова», АО «Российские косми- VIII Всероссийская научно-техническая кон- ва), ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН (заместитель ческие системы», АО «Ресурс» и ООО «Кей- ференция ЭКБ на тему «Обеспечение пред- директора Ю.Г. Малофеев) и АО «НИИП» сайт Текнолоджиз». приятий промышленности электронной ком- (начальник управления радиационных ис- понентной базой. Диверсификация поста- пытаний А.И. Озеров). О возможностях разработки, производ- вок в рамках импортозамещения». ства и проведения испытаний ЭКБ расска- Представители АО «Тестприбор» (А.Ю. Мак- зали представители АО «Тестприбор», фи- Традиционно организатором мероприя- симов, начальник конструкторского бюро, и лиала АО «ОРКК» – «НИИ КП», АО «Группа тия выступила компания «Тестприбор» при Л.Ю. Федорович, инженер-технолог гальва- Кремний ЭЛ», АО «Биметалл» и АО «Рос- поддержке ФГУП «МНИИРИП», АО «Рос- нического производства) представили докла- сийские космические системы». сийская электроника» и Координационно- ды о возможностях производства корпусной го совета разработчиков и производителей продукции для микроэлектроники и изделий За два дня работы конференции участни- РЭК, ЭКБ и продукции машиностроения. из керамики на основе оксида алюминия, ни- ки заслушали 25 докладов, обсудили акту- трида алюминия и оксида бериллия, а так- альные вопросы производства и примене- Тематика конференции охватила ши- же рассказали о технологии нанесения ме- ния ЭКБ, проведения испытаний и хране- рокий спектр проблем производства и по- таллизации, химических и гальванических ния элементной базы. ставок качественной ЭКБ, выявления кон- покрытий, освоенной на производстве ком- трафактной продукции при поставках эле- пании «Тестприбор» в Великом Новгороде. В конференции приняли участие более ментной базы как гражданского, так и 100 представителей 60 предприятий ради- специального назначения, а также вопро- Большой интерес вызвал доклад дирек- оэлектронной промышленности России и сы проведения испытаний и хранения ЭКБ. тора департамента науки СПбГЭТУ «ЛЭТИ» ближнего зарубежья. В.В. Лучинина об отечественной креатив- Открыли работу конференции соорга- ной технологии в алмазной электронике IX Всероссийская научно-техническая кон- низаторы мероприятия. Директор ФГУП ференция «ЭКБ-2020» состоится в III квар- «МНИИРИП» П.П. Куцько выступил с до- тале 2020 года. кладом о торгово-информационной площад- ке «ЭКБ Маркет», представляющей собой www.test-expert.ru инструмент обеспечения промышленности электронной компонентной базой двойного и гражданского назначения. Председатель Координационного совета разработчиков и производителей РЭА, ЭКБ и продукции ма- шиностроения А.В. Брыкин рассказал участ- никам о нормативно-правовых инициативах по устранению недобросовестных практик при осуществлении закупок радиоэлектрон- ной продукции гражданского назначения. Выступление директора по НТР и инноваци- ям АО «Российская электроника» В.М. Иса- ева было посвящено организации работ по развитию и применению ЭКБ в радиоэлек- тронном комплексе ГК «Ростех». В большом количестве докладов были за- тронуты вопросы защиты ЭКБ от воздей- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 77

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Проектирование двухдиапазонной Wi-Fi-антенны при помощи ПО NI AWR и Optenni Lab на основе материалов Premix PREPERM Якко Юнтунен (Optenni Ltd), Ян Ярвеляйнен (Premix Group), В этой статье будет рассмотрен про- Дерек Линден (NI AWR) цесс проектирования электрически малой антенны для применения в В статье рассматривается проект двухдиапазонной Wi-Fi-антенны Wi-Fi-устройствах, основанный на для работы в режиме «многоканальный вход – многоканальный применении современных инстру- выход» (MIMO). ментов проектирования: платформы Важной частью проекта является использование продвинутых NI AWR Design Environment, а имен- программных инструментов синтеза, таких как AWR AntSyn и Optenni но 3D планарного электромагнит- Lab, позволяющих сократить время получения готовой к производству ного (ЭМ) симулятора AXIEM и уни- конструкции антенны вместе с цепями согласования и питания. кального инструмента ЭМ-синтеза Прототип разработанной антенны изготавливается из материалов антенных устройств AntSyn™, и плат- PREPERM компании Premix для тестирования и сравнения результатов формы Optenni Lab™ для оптимиза- моделирования и измерений. ции системных параметров проек- тируемых антенн. Для моделирова- ВВЕДЕНИЕ ности увеличения пропускной спо- ния и прототипирования антенны собности приёмопередающих трак- были выбраны диэлектрики PREPERM Технология антенн типа «много- тов за счёт использования несколь- производства компании Premix. Пра- канальный вход – многоканальный ких приёмных и передающих антенн вильный выбор материала – важ- выход» (MIMO) считается ключевой и, как следствие, получения преиму- ный этап процесса проектирования для обеспечения работы телекомму- ществ многолучевого распростране- (см. рис. 1), определяющий возмож- никационных систем и устройств ния сигнала. ность получения низких потерь на нового поколения благодаря возмож- высоких частотах. Базовый 3D-анализ Изготовление Тестирование Одобрение Массовое ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ проект и симуляции прототипа прототипа проекта производство Проект двухдиапазонной Wi-Fi- Рис. 1. Структура процесса проектирования антенны в программном обеспечении NI AWR антенны на 2,4 и 5 ГГц с цепями согла- и создания прототипа на основе Premix PREPERM сования ориентирован на примене- ние современных материалов и мето- дов, позволяющих спроектировать устройства S- и C-диапазонов с воз- можностью последующего масшта- бирования для применения в составе стационарных и мобильных платформ на более высоких частотах, напри- мер, в миллиметровом диапазоне. Для антенн был выбран материал PREPERM PPE370 с диэлектрической проницае- мостью εr=3,7; для согласующих цепей – PREPERM 255 (εr=2,55). Размер платы – 90×50 мм, номинальные частоты про- екта – 2,4 ГГц, 5–6 ГГц. Для улучшенной развязки между двумя антеннами была построена специальная схема. Общая эффективность антенны была задана на уровне –2 дБ и более; расчёт эффек- тивности осуществлялся по следующей формуле: , Рис. 2. Антенны были синтезированы в AntSyn согласно заданным спецификациям где Rrad – сопротивление излучения, Rloss – сопротивление потерь, учитывающее 78 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 3. Optenni Lab синтезирует множество различных конструкций микрополосковых согласующих линий, оптимизирующих параметры антенны (в проекте были использованы предложенные программным обеспечением варианты цепей) потери в самой антенне и её согласу- раз с различными входными данны- Рис. 4. Конструкция антенны (зелёные ющей цепи. ми. Большая часть запусков была необ- элементы) и цепей согласования и питания ходима разработчику для нахожде- в AXIEM Базовый проект (см. рис. 2) был соз- ния компромисса между размером дан при помощи AntSyn, уникальный и выходными характеристиками подстроена на основе ЭМ-анализа в функционал которого позволяет син- антенны. AntSyn использует специа- AXIEM. тезировать геометрии антенн на осно- лизированные продвинутые генети- ве заданных спецификаций. ческие алгоритмы оптимизации для Авторы проекта приняли реше- последовательного поиска наилуч- ние разместить согласующие схемы Необходимость оптимизации пара- шего решения поставленной задачи на обратной стороне платы, поэтому метров антенны в двух диапазонах не со множеством варьируемых параме- добавление поддерживающего слоя только усложняет работу алгоритмов, тров, при этом для каждого их набора нарушило согласование антенн. При но и значительно увеличивает время производится полноценный 3D элек- помощи ещё одного запуска Optenni симуляции. Тем не менее, несмотря тромагнитный анализ. (Примечание: Lab согласующие цепи были синте- на то, что оптимизировать однодиа- на момент написания этой статьи зированы и подстроены заново, а их пазонную антенну с лучшими харак- в AntSyn реализована возможность характеристики были верифициро- теристиками в одной полосе и мень- оптимизировать не только отдель- ваны в AXIEM (см. рис. 4). шими размерами было бы несколь- ные элементы, как было во время соз- ко проще, заданное ограничение по дания этого проекта, но и многопорто- В схему была добавлена дополни- размерам платы не позволило бы раз- вые антенные конструкции с учётом тельная цепь для улучшения развяз- местить 4 однодиапазонные антен- взаимного влияния элементов). Резуль- ки на 2,4 ГГц, что несколько услож- ны (по 2 антенны на каждую поло- таты, полученные сразу по окончании нило структуру цепи питания. Тем су). Помимо этого, использование процесса синтеза в AntSyn, были поч- не менее, высокий уровень развяз- нескольких однополосных антенн ти достаточны для завершения рабо- ки был одним из ключевых требова- означало бы включение в итоговую ты над проектом, однако особенности конструкцию диплексеров, что, в применяемой подложки требовали свою очередь, увеличило бы потери, некоторых изменений и дополнитель- размер антенны, общую сложность ной верификации. конструкции, а также эффекты вза- имного влияния, что негативно ска- Синтезированная конструкция была залось бы на работе антенны в режи- экспортирована в Microwave Office и ме MIMO. промоделирована при помощи пла- нарного 2.5D ЭМ-симулятора на осно- Для исследования всех возможных ве метода моментов AXIEM. Согласу- комбинаций характеристик антенны и ющая схема (см. рис. 3) была спроек- поиска оптимальных значений физи- тирована при помощи Optenni Lab и ческих размеров и ВЧ-параметров антенны AntSyn запускался около 10 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 79

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ реализуемые. Диаграмма направлен- ности – всенаправленная, как пока- зано на рисунке 2. Рис. 5. Векторный анализатор Anritsu ShockLine™ MS46322B СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ S11 AXIEM Simulations vs Measurements S21 AXIEM Simulation vs Measurements МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЙ 0 0 Для верификации результатов моде- -5 -5 -10 -10 лирования были изготовлены 2 прото- -15 -15 типа. Листы PREPERM 255 и PREPERM -20 PPE370 были сначала металлизирова- ны с обеих сторон слоем меди толщи- ной 18 мкм, после чего разделены на отдельные платы нужных размеров, на которых были вытравлены антенны и согласующие цепи. На конечном эта- пе производства платы PREPERM 255 и PREPERM PPE370 были объединены. Измерения прототипов выполнялись на векторном анализаторе Anritsu ShockLine™ MS46322B (см. рис. 5). Результаты измерений хорошо согла- суются с результатами моделирования в ЭМ-симуляторе AXIEM. Помимо это- го, измерения дополнительно под- твердили характеристики материалов PREPERM. На рисунках 6, 7 и 8 представ- лены результаты измерений в сравне- нии с данными ЭМ-анализа проекта на частотах до 6 ГГц. -20 -25 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 01234 Frequency (GHz) 56 -30 56 Используя программное обеспече- 01234 ние NI AWR и Optenni Lab, а также ди- DB(|S(1,1)|) DB(|S(1,1)|) DB(|S(1,1)|) DB(|S(2,1)|) электрические материалы PREPERM, AXIEM Proto 2 Proto 1 Frequency (GHz) Proto 2 авторы статьи смогли спроектиро- вать, промоделировать, изготовить DB(|S(2,1)|) DB(|S(2,1)|) и протестировать сложную двухдиа- AXIEM Proto 1 пазонную Wi-Fi-антенну для работы в режиме MIMO (фотография изготов- Рис. 6. Сравнение результатов моделирования Рис. 7. Сравнение результатов моделирования ленного прототипа представлена на и измерений возвратных потерь и измерений вносимых потерь (Получение рисунке 9). хорошей развязки – одно из основных S22 AXIEM Simulations vs Measurements требований к проекту) Итоговое решение обеспечило 0 эффективность более –2 дБ с развязкой между антеннами более 20 дБ на всех -5 частотах диапазонов 2,4 ГГц и 5 ГГц (за исключением одного из образцов, раз- -10 вязка которого уменьшилась до 17 дБ на частоте 5,6 ГГц). -15 Материалы PREPERM показали свои -20 56 отличные характеристики, включая постоянную диэлектрическую про- 01234 DB(|S(2,2)|) ницаемость и сверхмалый уровень Frequency (GHz) Proto 2 потерь (тангенс угла потерь на часто- те 2,4 ГГц составил 0,0009 для обоих DB(|S(2,2)|) DB(|S(2,2)|) использованных материалов), при AXIEM Proto 1 этом постоянность их характеристик сохраняется и на более высоких часто- Рис. 8. Сравнение результатов моделирования Рис. 9. Фотография изготовленного прототипа тах, поэтому представленный в этой и измерений коэффициента отражения по выходу двухдиапазонной Wi-Fi-антенны статье пример можно масштабиро- вать для применения в миллиметро- ний к проекту, поэтому схема была енте развязки в 16 дБ и более. Такие вом диапазоне – например, в устрой- протестирована для работы на часто- результаты были приняты как более ствах сетей 5G. тах до 6 ГГц. Возвратные потери на чем удовлетворительные. Коэффи- соответствующих портах составили циенты усиления антенн в диапазо- 20 дБ (КСВН 1,22:1) при коэффици- не 2,5–5,0 дБ также были приняты как 80 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НОВОСТИ МИРА KEYSIGHT ЗАПУСКАЕТ ной задачи Keysight предлагает комплекс- рам действующего вредоносного ПО. Дан- ное решение, включающее в себя: ная услуга также включает в себя частые ПРОГРАММУ АВТОМОБИЛЬНОЙ ● аппаратные средства, подключаемые к выпуски протоколов приложений, а также КИБЕРБЕЗОПАСНОСТИ постоянные обновления и доработки ПО. тестируемому устройству посредством Компания Keysight Technologies, Inc. анонси- всех соответствующих интерфейсов, на- Программа автомобильной кибербезопас- ровала новую программу автомобильной ки- пример, Wi-Fi, сотовая связь, Bluetooth, ности Keysight позволяет производителям бербезопасности. Данная программа позволяет USB, CAN и автомобильная ЛС; автомобилей и их поставщикам: гарантировать высокий уровень безопасности ● программное обеспечение, моделирую- ● внедрять и обеспечивать выполнение транспортных средств при помощи проактив- щее атаки, отчёты по уязвимостям (и сте- ной защиты от кибератак в течение всего про- пени опасности) и предлагающее реко- стандартов безопасности на корпора- цесса исследований, разработок и изготовле- мендуемые корректировки; тивном уровне; ния, а также в послепродажный период. ● регрессивное тестирование, адаптирован- ● вводить на корпоративном уровне мето- ное под конкретное тестируемое устрой- дику тестирования для сертификации и Программа автомобильной кибербезопас- ство, упрощающее и ускоряющее провер- аудита поставщиков; ности Keysight состоит из комплекса про- ку корректировок; ● добиваться воспроизводимости за счёт граммно-аппаратных средств и сервисов, не- ● управление тестированием на уровне активного регрессивного тестирования и обходимых производителям автомобилей и предприятия, в том числе полная инте- документирования рабочего процесса и предприятиям-поставщикам комплектующих грация с широко используемыми корпо- результатов; для обеспечения безопасности автомобилей ративными платформами головного из- ● выявлять потенциальные уязвимости, на- для оперативного реагирования на масштаб готовителя и предприятий-поставщиков. чиная от физического уровня и заканчи- и сложность стремительно меняющихся тех- Для обеспечения проактивной защиты вая прикладным, в том числе в беспро- нологий, ускорения срока внедрения иннова- Keysight также предлагает услугу подписки водных и проводных соединениях; ций и обеспечения кибербезопасности вну- на постоянно дорабатываемую базу данных ● быстро проверять и внедрять корректи- тренней деятельности автопроизводителей. по угрозам безопасности. Данная подписка ровки ПО; обеспечивает частые обновления данных ● пережать намерения злоумышленников, Keysight признаёт, что автомобильная по последним попыткам несанкционирован- оценивая риски для безопасности перед безопасность должна быть частью разра- ного доступа, тактике уклонения и приме- возможными атаками. ботки продукта с самого начала и на всём протяжении цикла производства, а также в Пресс-служба Keysight Technologies послепродажный период. Для решения дан- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 81

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Интеграция Delta Design и ЛОЦМАН:PLM как составная часть сквозного цикла проектирования изделий приборостроения Алексей Гимеин ([email protected]) и КОМПАС:3D пока осуществляется на уровне передачи файлов. Delta Design – это САПР электроники, основное назначение которой – проектирование печатных плат. На современных предприятиях САПР До недавнего времени обмен данны- не существуют сами по себе, поскольку в большинстве своём ми между системами был реализован в выпускаются не только печатные платы, а полноценные изделия, одном направлении (из Delta Design в состоящие из множества узлов и компонентов, как электронных, ЛОЦМАН) и осуществлялся на уровне так и механических. В статье рассмотрены вопросы реализации файлов – в PLM-систему передавался сквозного цикла проектирования изделий приборостроения на базе файл BOM (Bill Of Materials, ведомость системы ЛОЦМАН:PLM и САПР электроники Delta Design. материалов) в CSV-формате, из кото- рого ЛОЦМАН получал информацию СКВОЗНОЙ ЦИКЛ Созданный в 2015 году консорциум о компонентном составе проектируе- разработчиков инженерного программ- мой печатной платы. ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ного обеспечения «РазвИТие» отвеча- ет на этот запрос рынка. В консорциум Начиная с версии Delta Design 2.6 и ПРИБОРОСТРОЕНИЯ вошли пять российских ИТ-компаний: ЛОЦМАН:PLM 18.1 реализован полно- У каждого изделия существует свой АСКОН, НТЦ «АПМ», ADEM, ТЕСИС и ценный механизм взаимодействия между ЭРЕМЕКС. Основная цель «РазвИТия» – системами, работающий через интерфейс жизненный цикл – от маркетинговых создание на базе существующих разра- прикладного программирования API. исследований и проектирования до ути- боток участников консорциума единого лизации и переработки продукции. На российского «тяжёлого» PLM-решения Это стало возможным благодаря ком- предприятии, производящем высокотех- на базе системы ЛОЦМАН:PLM (разра- плекту программиста (SDK), входяще- нологичную и наукоёмкую продукцию, в ботчик – АСКОН). PLM-комплекс под- му в Delta Design. На данный момент процессе этого жизненного цикла с изде- разумевает тесную интеграцию про- SDK – свободно распространяемый лием взаимодействуют множество людей, граммных продуктов, разрабатывае- (redistributable) и бесплатный. Он которые тем или иным образом оказыва- мых участниками консорциума. включает в себя возможность напи- ют воздействие на изделие. Важно на всех сания и выполнения скриптов, а так- стадиях жизненного цикла в процессе В рамках этой интеграции САПР же набор программных интерфейсов, совместной работы обеспечивать единое электроники Delta Design совместно обеспечивающих доступ к функциям представление информации об изделии. с САПР машиностроения КОМПАС-3D Delta Design и к базе данных из сторон- Необходимо поддерживать целостность и системой управления жизненным них приложений. этой информации, обеспечивая, таким циклом изделия ЛОЦМАН:PLM обе- образом, контролируемость процесса, спечивают сквозной цикл разработки ИНТЕГРАЦИОННЫЕ снижение затрат на проектирование и изделий приборостроения – от созда- ВОЗМОЖНОСТИ DELTA DESIGN производство. Поэтому системам управ- ния базы радиоэлектронных компо- ления данными о продукте на протяже- нентов (РЭК) и электрической схемы Интеграционный пакет, входящий в нии его жизненного цикла (PLM – Product до выпуска полного комплекта произ- SDK, предоставляет сторонним прило- Lifecycle Management) в последние годы водственной документации в соответ- жениям две группы возможностей при уделяется пристальное внимание. PLM- ствии с требованиями ГОСТ. взаимодействии с Delta Design. системы востребованы, отечественные предприятия их активно внедряют. В процессе проектирования на раз- Первая группа возможностей – это личных его этапах осуществляется доступ к базе данных системы. При DXF взаимодействие между PLM-системой этом нет необходимости в установке на и САПР, при этом в системе ЛОЦМАН рабочей станции Delta Design, достаточ- API IDF осуществляется управление и сквоз- но только доступа к серверу, например, BOM ной контроль циклом проектирова- Delta Design Workgroup. При использо- ния, а также собирается вся информа- вании в масштабах предприятия это даёт API ция о разрабатываемом изделии. значительную экономию на лицензиях. Рис. 1. Взаимодействие Delta Design В рамках интеграции между PLM- Возможности первой группы вклю- c КОМПАС-3D и ЛОЦМАН:PLM системой и САПР (см. рис. 1) реали- чают в себя: зован двусторонний обмен данными, ● создание нового проекта Delta Design; при этом интеграция ЛОЦМАН и Delta ● получение списка папок; Design и ЛОЦМАН и КОМПАС:3D реали- ● получение списка проектов Delta зована на уровне программного интер- фейса API, а обмен между Delta Design Design в папке; ● возможность установить/получить атрибуты проекта; ● получение списка компонентов про- екта и их атрибутов. 82 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019



ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 2. Создание сборочной единицы Рис. 3. Создание объекта «Проект платы DD» в ЛОЦМАН:PLM жения, поддерживающего данные тех- нологии, например Microsoft Excel. На базе этих интеграционных воз- можностей и был реализован меха- низм взаимодействия ЛОЦМАН:PLM и Delta Design. Рис. 4. Привязка объекта ЛОЦМАН:PLM к проекту Delta Design СОВМЕСТНАЯ РАБОТА НАД ИЗДЕЛИЕМ В DELTA DESIGN Рис. 5. Установка связи объекта ЛОЦМАН с существующим проектом платы Delta Design И ЛОЦМАН:PLM Получение атрибутов проекта, а также Эти возможности включают: Рассмотрим, как реализована списка компонентов и их атрибутов – ● открытие схемы проекта в Delta совместная работа PLM-системы и это возможности аналитики и работы САПР электроники в рамках сквозного с учётными приложениями, системами Design; цикла проектирования на базе интегра- управления закупками, ERP. ● открытие печатной платы в Delta ционных возможностей Delta Design. Вторая группа возможностей – Design; Процесс проектирования начинает- это дистанционное управление Delta ● выполнение скрипта в Delta Design. ся с определения в системе ЛОЦМАН Design из сторонних приложений. структуры будущего изделия. Структура В этом случае на рабочем месте должна Управление Delta Design из сторон- представляет собой дерево проекта, на быть установлена система Delta Design. них приложений реализовано на базе которое в процессе работы наращива- COM-модели и платформы .NET и ются конкретные составляющие – сбо- может выполняться из любого прило- рочные единицы, файлы проекта, ком- понентная информация. Руководитель проекта создаёт в ЛОЦ- МАН специальный объект – сборочную единицу (см. рис. 2), которая может состо- ять из одной или нескольких печатных плат, а также других узлов и деталей. При создании сборочной единицы в систе- му вносятся необходимые параметры будущего изделия, такие как децималь- ный номер, литера, и т.п., которые затем будут переданы в САПР электроники и машиностроительный САПР для дальней- шей работы над проектом. Централизо- ванный ввод параметров изделия позво- ляет снизить количество ошибок, возни- кающих при «двойном вводе» и повысить 84 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 6. Схема электрическая принципиальная в Delta Design эффективность сквозного контроля на Рис. 7. Печатная плата в Delta Design В случае сложных корпусов, отсеков всех этапах цикла проектирования. оборудования требуется вписать кон- Проектировщик через интерфейс тур платы в этот отсек. В такой ситуа- Далее к сборочной единице привя- ЛОЦМАН:PLM открывает проект схемы ции необходимо использовать маши- зывается проект Delta Design, для чего в Delta Design и приступает к проекти- ностроительную САПР. В рассматри- у объекта «Сборочная единица» созда- рованию (см. рис. 6) на основе имею- ваемом в данной статье комплексе ётся «дочерний» объект «Проект платы щейся в системе базы данных электро- программного обеспечения для этих DD» (см. рис. 3), который затем связы- радиоизделий (ЭРИ). В случае необходи- целей используется САПР КОМПАС- вается с проектом платы Delta Design. мости выполняется схемотехническое 3D. В КОМПАС-3D создаётся твердо- моделирование средствами входящего тельная деталь, определяющая контур В ЛОЦМАН существует два варианта в Delta Design модуля SimOne. платы, с отверстиями для крепления, дальнейшей работы: можно создать вырезами и т.д, после чего контур пла- новый проект Delta Design, перейти в После завершения работы над элек- ты в формате DXF или IDF передаётся него и начать работу над платой или трической схемой инженер-конструк- в Delta Design. И уже на основе импор- связать уже существующий проект Delta тор переходит к проектированию непо- тированного контура конструктор пла- Design с объектом ЛОЦМАН (см. рис. 4). средственно печатной платы. Работа ты начинает размещать компоненты и над платой начинается с определения производит трассировку. Если объект ЛОЦМАН необходи- её контура. Когда плата простая, пря- мо связать с существующим проек- моугольная, никаких проблем нет. Кон- По завершении работ над платой том платы Delta Design, то диалоговое тур платы может быть создан непосред- в Delta Design (см. рис. 7) в ЛОЦМАН окно позволяет выбрать проект из базы ственно в Delta Design, для этого име- Delta Design (см. рис. 5), если же созда- ются все необходимые инструменты. ётся новый проект, то выбирается пап- ка, в которой он будет создан. Если изделие состоит из одной печат- ной платы, то проект Delta Design при- вязывается к «корневой» сборочной единице. Если же изделие включает в себя несколько плат, то внутри сбо- рочной единицы создаются «дочерние» объекты – сборочные единицы, каждая из которых содержит печатную плату. В этом случае проекты Delta Design при- вязываются к «дочерним» сборочным единицам. Далее руководитель проекта через систему управления проектом ЛОЦ- МАН создаёт задание исполнителю на проектирование электрической схемы или печатной платы. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 85

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 8. Данные компонентного состава проекта Delta Design в ЛОЦМАН:PLM загружается информация о проек- информации строится трёхмерная В дальнейшем эта информация исполь- те печатной платы – компонентный модель изделия. зуется для построения отчётов, также состав и файл проекта (см. рис. 8). На её можно передавать в другие системы, данном этапе в системе ЛОЦМАН содер- Далее, в КОМПАС-3D конструктор например ERP. жится информация только о компонен- добавляет механические компоненты тах, размещённых на печатной плате. и получает при помощи стандартных Завершая сквозной цикл проектиро- средств КОМПАС-3D проекции изде- вания, производится выпуск полного ДАЛЬНЕЙШАЯ РАБОТА лия. Позиционные обозначения про- комплекта конструкторской докумен- НАД ИЗДЕЛИЕМ В КОМПАС-3D ставляются автоматически на основе тации – сборочных чертежей, чертежей полученной из Delta Design атрибутив- деталей. Также в ЛОЦМАН автоматиче- И РАСЧЁТНЫХ ПРИЛОЖЕНИЯХ ной информации. Общая информа- ски формируются текстовые конструк- Поскольку изделие обычно содер- ция об изделии поступает из ЛОЦМАН. торские документы – перечень элемен- В результате в КОМПАС-3D формирует- тов, спецификация и ведомость покуп- жит не только печатную плату, но и ся соответствующий требованиям ГОСТ ных изделий. механические узлы и детали (кре- сборочный чертёж. пёжные элементы, корпуса, внеш- ЗАКЛЮЧЕНИЕ ние разъёмы), при проектировании После окончания проектирова- используются машиностроительные ния конструкции изделия проводят- Таким образом, в рамках интегра- САПР. Подробно процесс взаимодей- ся расчёты – прочностные, тепло- ции САПР электроники Delta Design ствия Delta Design и КОМПАС-3D в вые. Расчёты производятся в прило- c системой управления жизненным данной статье не рассматривается, жениях, разработанных участниками циклом изделия ЛОЦМАН:PLM и это материал для отдельной публи- консорциума «РазвИТие» – APM FEM машиностроительной САПР КОМПАС- кации, здесь же кратко остановимся (НТЦ «АПМ») и KompasFlow (ТЕСИС), 3D обеспечивается полный цикл про- на основных моментах этого взаимо- и интегрированных в сквозной цикл ектирования продукции приборо- действия. разработки изделия. Результаты рас- строения – от определения структуры чётов сохраняются в единой базе дан- изделия до выпуска полного комплек- Для продолжения работы над издели- ных ЛОЦМАН:PLM. По этим результа- та конструкторской документации в ем из Delta Design в КОМПАС-3D пере- там, если они неудовлетворительные, соответствии с требованиями ЕСКД даётся графическая информация о может быть принято решение о дора- и ГОСТ. печатной плате и размещённых на ней ботке изделия. компонентах при помощи файла IDF. Интеграция ЛОЦМАН:PLM и Delta Также в КОМПАС-3D передаётся атри- Когда проектирование и расчёты Design через интерфейс прикладного бутивная информация – позиционное завершены, в ЛОЦМАН аккумулирует- программирования и двусторонний обозначение, мощность, раздел специ- ся вся информация о сборочной едини- обмен данными позволяют сделать фикации, где компонент должен быть це и формируется электронная структу- процесс управления циклом проекти- размещен и т.д. Это осуществляется при ра изделия (ЭСИ). В ЭСИ размещаются рования прозрачным и контролиру- помощи BOM-файла (CSV-формат). объекты ЛОЦМАН, относящиеся к про- емым, снизить количество ошибок и В КОМПАС-3D на основе полученной екту, с набором файлов и атрибутами. уменьшить трудозатраты. 86 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НОВОСТИ МИРА BUSINESS ELECTRONIC электроники с учётом планов и инте- помощь в формировании китайской деле- WITH ASIA 2019 ресов обеих сторон. гации на Российско-азиатском форуме по электронике BUSINESS ELECTRONIC WITH 24–25 июня 2019 года в г. Санкт- На заседании был заслушан доклад Гене- ASIA 2019 и 17-й международной выстав- Петербурге прошло 4-е заседание ра- рального директора ЗАО «ЧипЭКСПО» Алек- ке ChipEXPO 2019. бочей группы по радиоэлектронике под- сандра Гавриловича Биленко о проведении комиссии по сотрудничеству в области Российско-азиатского форума по электрони- Российско-азиатский форум по электро- промышленности Комиссии по подготов- ке BUSINESS ELECTRONIC WITH ASIA 2019. нике пройдёт 17 октября 2019 года в рам- ке регулярных встреч глав правительств ках деловой программы 17-й международ- России и Китая. Стороны поддержали проведение фору- ной выставки ChipEXPO 2019 (Москва, ЦВК ма и договорились о предоставлении соот- «Экспоцентр»). Российскую делегацию возглавил ди- ветствующей информации заинтересован- ректор Департамента радиоэлектронной ным компаниям. Китайская сторона окажет Пресс-служба ЗАО «ЧипЭКСПО» промышленности Российской Федерации Василий Викторович Шпак. НАДЁЖНОСТЬ БЕЗОПАСНОСТЬ Китайскую делегацию возглавил за- меститель директора Департамента ин- формационных технологий Министер- ства промышленности и информации Китайской Народной Республики Жень Айгуан. Были заслушаны доклады о достиг- нутых результатах развития националь- ной радиоэлектронной промышленно- сти в каждой из стран за прошедший год, а также сообщено о ходе выпол- нения совместных проектов и догово- рённостей, заключённых в рамках пер- вого, второго и третьего заседаний Ра- бочей группы. РЕАЛЬНОЕ ВРЕМЯ Было выражено удовлетворение ре- Программно-аппаратные комплексы зультатами сотрудничества между ком- с операционной системой паниями России и Китая и подтверж- реального времени дено намерение способствовать соз- данию благоприятных условий для ОФИЦИАЛЬНЫЙ ПОСТАВЩИК 87 дальнейшего сотрудничества посред- WWW.SOEL.RU ством проведения двухсторонних кон- сультаций. Стороны представили своё видение долгосрочного развития радиоэлек- тронной промышленности. Департа- мент радиоэлектронной промышлен- ности Министерства промышленности и торговли Российской Федерации и Департамент информационных техно- логий Министерства промышленности и информации Китайской Народной Ре- спублики выражают надежду на даль- нейшее сотрудничество в области раз- вития ключевых направлений радио- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Новый функционал в САПР Delta Design версии 2.7 Сергей Попов ([email protected]) Ctrl+A выделяются все компоненты, а затем вызывается команда контекст- Одной из движущих сил развития любого программного продукта ного меню «Разместить …». являются запросы пользователей, интересующихся системой или уже работающих с ней. Каждая новая версия Delta Design является, Как уже упоминалось, в качестве в том числе, и ответом на пожелания пользователей, работающих источника выбора компонентов в с системой или только планирующих это делать. В данной статье новой версии Delta Design может представлен обзор нового функционала Delta Design версии 2.7. быть использован документ «Схема». Зачастую инженер-схемотехник при РАЗМЕЩЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ тов в рабочих панелях системы. Delta проектировании схемы своего буду- Design 2.7 также позволяет реализовать щего устройства создаёт логически НА ПЛАТЕ сценарий работы для тех конструкто- связанные группы компонентов, В Delta Design версии 2.7 для разме- ров, которые долгое время проработа- например формирующие опорное ли в системе P-CAD и привыкли к тому, напряжение, фильтры ВЧ-помех и пр. щения компонентов на плате может что на плате все компоненты разме- Инженеру-конструктору при работе быть использован любой из четы- щаются одновременно. Для этого в над проектом платы остаётся только рёх источников: панели «Корзина», панели «Менеджер проекта» достаточ- выбрать нужную группу компонен- «Менеджер проекта», «Поиск объек- но выбрать корневую папку «Неразме- тов на схеме и перенести её на пла- тов» или окно схемотехнического щённые» и вызвать команду контекст- ту (см. рис. 2). редактора. Для выбора нужных ком- ного меню «Разместить …» (см. рис. 1). понентов используются привыч- Похожий сценарий можно реализо- В Delta Design 2.7 реализованы два ные сценарии работы с файлами ОС вать и при работе в схемотехническом механизма размещения компонентов, Windows. Использование горячих редакторе. На выбранном листе схемы которые одинаково работают со все- клавиш Ctrl и Shift с одновременны- с помощью сочетания горячих клавиш ми источниками компонентов, опи- ми кликами мыши позволяет выбрать санными ранее, причём вне зависимо- нужную группу или группы компонен- сти от того, какой документ проекта Рис. 1. Меню размещения компонентов Рис. 2. Выбор нужных компонентов на схеме и вызов команды размещения на плате Рис. 3. Размещение на плате группы Рис. 4. Параметры размещения компонентов Рис. 5. Результат размещения компонентов компонентов, выбранной на схеме в области в области 88 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 6. Контекстное меню и горячие клавиши Рис. 8. Копирование группы компонентов настроек размещения компонентов в области Рис. 7. Копирование фанаутов, созданных расстояние между компонентами) ется новой. Такой подход позволя- для двухполюсника С6 может быть увеличен или уменьшен ет быстро множить геометрически с помощью параметров «Расстояние одинаковые участки без выполнения или какая панель программы явля- между компонентами», «Учитывать рутинных повторяющихся операций ются активными, в системе осущест- шелкографию» (см. рис. 4). На рисун- трассировки. Например, могут быть вляется переход на документ «Плата». ке 5 показан результат размеще- скопированы фанауты, созданные Первый механизм реализует после- ния 12 компонентов с настройками для двухполюсника (см. рис. 7). Кро- довательное размещение выбран- «Учитывать шелкографию: Да», «Рас- ме элементов печатного монтажа, на ных компонентов друг за другом. стояние между компонентами: 0 мм». плате могут быть скопированы и ком- При последовательном размещении поненты. Здесь обязательным услови- под курсором сразу же отображаются Настройка параметров инструмен- ем является наличие в схеме такого же и сами компоненты, и линии их сое- та возможна с помощью контекстно- элемента. Для копирования выбран- динения, что позволяет интерактивно го меню, панели «Свойства» (см. рис. 4) ного компонента необходимо осуще- располагать логически связанные друг и посредством сочетания горячих кла- ствить следующие два шага: с другом компоненты. Второй меха- виш. Так, с помощью горячих клавиш Х, 1. Найти точно такой же компонент низм предполагает задание прямо- «+» и «−» можно изменять сторону раз- угольной области и быстрое разме- мещения компонентов, а также рассто- (компоненты) среди всех неразме- щение компонентов в ней. Его пред- яние между ними (см. рис. 6). щённых. назначение – быстро разместить на 2. Предложить пользователю назна- нужном слое всё то, что выбрал кон- КОПИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ чить/подтвердить соответствие «ис- структор (см. рис. 3). При этом в левом ходный компонент – новый компо- верхнем углу формируется отчёт о НА ПЛАТЕ нент» (см. рис. 8). слое, на котором происходит разме- Delta Design версии 2.7 предостав- Новый функционал позволяет пол- щение, и о количестве выбранных/ ностью копировать однотипные бло- размещённых компонентов. ляет пользователям возможность ки (усилительные каскады, фильтры, копирования объектов, созданных развязывающие узлы и пр.). Для это- В отличие от последовательно- на слоях платы. Данный функцио- го инженеру-конструктору достаточ- го размещения, в режиме размеще- нал отличается от средств копиро- но один раз расположить компоненты ния в заданной области не отобра- вания схемотехнического редакто- одного канала, сделать его трассиров- жается реальная графика компонен- ра и имеет логические ограниче- ку, а затем скопировать его и разме- тов, а рисуются их вспомогательные ния, связанные со свойствами слоя, стить в свободном пространстве на контуры (см. рис. 3). Контур строит- на котором располагается объект плате. Завершающим шагом копиро- ся таким образом, чтобы охватить гра- копирования. Например, такие гра- вания будет проверка и подтверждение ницу корпуса компонента, его кон- фические объекты, как прямоуголь- варианта соответствия, предложенно- тактные площадки, а также графику ник, окружность, эллипс, полилиния, го системой (см. рис. 8). на слое «Шелкография». Размер вспо- многоугольник и текст, которые воз- могательного контура (а по факту – можно создать на всех непроводя- УЧЁТ ПРОСТРАНСТВЕННОГО щих слоях системы, могут как быть размножены в пределах того же слоя, РАСПОЛОЖЕНИЯ КОРПУСОВ так и скопированы на любой другой КОМПОНЕНТОВ НА ПЛАТЕ непроводящий слой платы. Если же для копирования выбраны треки или Многие современные САПР печат- их сегменты, переходные/монтажные ных плат позволяют сформировать отверстия, области металлизации, 3D-представление платы и установ- регионы – объекты, которые участву- ленных на ней компонентов. В связи ют в формировании проводящих эле- с этим в нескольких предыдущих вер- ментов цепей, – то их копирование сиях Delta Design проводились улуч- будет возможно только на «проводя- шения и доработки системы, направ- щих» слоях или между ними. Если при ленные на то, чтобы пользователь размещении скопированного объек- мог задавать параметры высот уста- та одной цепи происходит его нало- навливаемых на плате компонентов, жение на какой-либо объект другой осуществлять контроль их располо- цепи, то «родительская» цепь заменя- жения в пространстве, а также видеть СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 89

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 9. Пример платы-мезонина – драйвер Рис. 10. 3D-представление верхней площадки добавив 2 прямоугольника, покрыва- шагового двигателя корпуса ющих контактные площадки и настро- ив их высоту (см. рис. 13). Аналогич- 3D-представление платы. В новой вер- показано на рисунке 10. Чтобы добить- ным способом можно реализовать и сии были добавлены возможности по ся большей реалистичности изобра- представление ответной части, в кото- созданию сложной границы корпуса жения, необходимо добавить выво- рую будет устанавливаться плата мезо- компонента. Теперь граница может ды штыревых разъёмов. Для этого на нина и которая также будет занимать состоять из комбинации отдельных слое PLACEMENT_OUTLINE_TOP добав- пространство (см. рис. 14). геометрических фигур: прямоуголь- ляем к контуру компонента несколько ник, окружность и многоугольник, для окружностей, представляющих собой Для экономии пространства на каждой из которых могут быть зада- проекции этих выводов. Очевидно, что основной плате под платой мезонина ны два параметра: «Высота» и «Рас- геометрически эти окружности долж- могут устанавливаться более низкие стояние снизу». При этом в редакто- ны совпадать с отверстиями контакт- компоненты. Редактор печатных плат ре печатных плат при размещении ных площадок компонента. В этом в онлайн-режиме осуществляет кон- компонентов на плате осуществля- случае снова удобно воспользоваться троль за установкой всех габаритных ется 3D DRC-проверка правильности процедурой копирования. Разместив компонентов (см. рис. 15). Компоновка расположения. Если решать задачу одну окружность, можно скопировать объектов на плате происходит по всем по созданию представления платы- её и вставить необходимое количество трём осям: X, Y, Z. мезонина (см. рис. 9) новыми сред- раз (см. рис. 12). На этом же рисунке ствами, то её следует разбить на шаги показана настройка пространственно- ПОИСК И ЗАМЕНА КОМПОНЕНТОВ по созданию нескольких границ и го размера выводов. Выделяя все выво- определению значений их параме- ды корпуса, назначаем им необходи- В ПРОЕКТЕ тров (см. рис. 10–12). Начнём с про- мую высоту и расстояние от поверх- На крупных предприятиях номен- стого – смоделируем верхнюю пло- ности платы. В данном случае высота щадку компонента. Очевидно, что она выбрана равной 10 мм (чтобы верх- клатура используемых компонентов проецируется на плату в виде прямо- ний торец примыкал к верхней крыш- может исчисляться тысячами. Компо- угольника, который мы и разместим ке корпуса), а расстояние снизу – 0 мм ненты, в свою очередь, могут содер- на слое PLACEMENT_OUTLINE_TOP, как (чтобы нижний торец касался поверх- жать десятки и сотни тысяч техно- это изображено на рисунке 11. Здесь ности платы). Результат показан на логических реализаций – различных же показана настройка высоты пло- рисунке 13. Точно таким же образом радиодеталей. Для быстрого поис- щадки: в данном случае она составля- можно добавлять к корпусу дополни- ка и отбора нужных компонентов ет 11,5 мм, а расстояние от поверхно- тельные элементы. Например, можно в Delta Design с самых ранних вер- сти платы – 10 мм. Пространственное смоделировать пластмассовые огра- сий была разработана панель поис- изображение получившейся площадки ничители в верхней части выводов, ка компонентов [1], которая предо- ставляет различный инструментарий в области фильтрации, группировки и предварительного просмотра ком- понентов среди всех библиотек, соз- данных в системе. В Delta Design 2.7 добавлена панель «Поиск объектов» (см. рис. 16), которая работает с доку- ментами проекта (схемой и платой). Идеология преемственности поль- зовательского интерфейса позволя- ет без особых усилий работать и с новой панелью. Новую панель поиска условно мож- но назвать табличным представлени- Рис. 11. Настройка границ верхней площадки компонента Рис. 12. Настройка высоты выводов штыревых разъёмов СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 90 WWW.SOEL.RU

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 13. 3D-представление сложного корпуса Рис. 14. 3D-представление платы-мезонина Рис. 15. 3D-представление основной платы компонента с учётом габаритов «кроватки» для установки с установленными на ней мезонинами Рис. 16. Переход из панели «Поиск объектов» на схему Рис. 17. Переход из панели «Поиск объектов» на плату. Подсветка и приближение всех резисторных сборок с рассеиваемой мощностью 200 мВт ем проекта. В ней построчно перечис- документа «Схема», а колонка «Разме- списка «Семейства» нужно выбрать «С, лены все компоненты проекта и для щено» (см. рис. 17) – только для доку- Конденсатор», после чего отфильтро- каждого из них выводится вся атри- мента «Плата». вать только конденсаторы с нужным бутивная информация, которая до номиналом (можно сделать группи- этого была введена на этапе создания Для перехода из панели поиска к ровку по двум столбцам: «Номинал» и библиотечного представления. Какие компонентам на схеме и на плате «Радиодеталь»). Далее нужно вызвать именно атрибуты будут отображать- достаточно выбрать нужную строку и из контекстного меню команду «Заме- ся, зависит от двух факторов. Пер- вызвать команду контекстного меню нить радиодеталь» (см. рис. 18). Для вый – это выбранное семейство. Если «Показать на схеме» или «Показать на замены будет открыта новая панель семейство компонента не задано (т.е. плате» (см. рис. 16, 17). Панель поис- со списком доступных радиодеталей. выбран вариант «Все семейства»), то ка объектов позволяет, например, реа- Применяя фильтры, конструктор смо- будут выводиться атрибуты, общие лизовать поиск нужных компонентов жет определить необходимый заменя- для всех семейств. При выборе филь- (радиодеталей) и замену их новыми. ющий список и завершить процедуру. трации по определённому семейству, Допустим, проектировщику схемы например «С, Конденсаторы», к общим необходимо найти все развязываю- Простые механизмы группировки и добавятся ещё и атрибуты, специ- щие конденсаторы ёмкостью 100 нФ поиска уже были реализованы в пане- фичные для данного семейства, такие и заменить их на конденсаторы ёмко- ли «Менеджер проекта» в Delta Design как рабочее напряжение и точность стью 10 нФ. Длинный путь – вручную предыдущей версии. Так, например, (см. рис. 16). Второй определяющий найти нужные компоненты на схе- в разделе «Плата» менеджера проек- момент – это документ проекта, кото- ме и в их свойствах выбрать другие та компоненты проекта помещают- рый является активным и открыт для радиодетали с нужным номиналом. ся в папки «Неразмещённые», «Разме- работы. Например, колонка «Лист» (см. Более быстрым и удобным способом щённые», «Посадочные места». Одна- рис. 16) будет отображаться только для будет использование панели поиска. ко увидеть дополнительные свойства Для предварительной фильтрации из компонентов и их радиодеталей в СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU 91

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 19. Панель «Размерные линии» Рис. 18. Панель «Поиск компонентов». Групповой поиск и замена конденсаторов номиналом ния двух различных систем создаёт 100 нФ на конденсаторы номиналом 10 нФ большие неудобства, и пользовате- ли всегда хотели иметь возможность Рис. 20. Три варианта представления горизонтальной размерной линии оформлять всю необходимую доку- ментацию без перехода в машино- менеджере проекта нельзя – для это- устройство. Зачастую средств одной строительную систему проектиро- го нужно использовать панель «Свой- системы для подготовки всей необхо- вания. В Delta Design происходит ства». Новая панель поиска дополняет димой документации недостаточно, и постоянная доработка существующе- базовые механизмы и расширяет их. инженеры-конструкторы печатных го и добавление нового функционала, Как уже упоминалось, в панели поис- плат передают свои данные в маши- который бы позволил конструктору ка также выводится колонка «Размеще- ностроительную САПР, например оформить документацию без перехо- но», по которой может быть осущест- КОМПАС-3D или AutoCAD. Для пере- да в стороннюю систему. В версии 2.7 влена группировка размещённых и дачи данных между двумя системами были улучшены уже реализованные неразмещённых компонентов на плате. используется специализированный ранее инструменты, а также добав- Для всех неразмещённых компонентов формат данных – IDF (Intermediate лены три новых: «Разместить диаго- из панели поиска могут быть вызваны Data Format). Кроме того, при этом нальную размерную линию», «Разме- новые механизмы последовательно- также происходит передача данных стить радиальную размерную линию», го и группового размещения, описан- о компонентах и их атрибутивной «Разместить линейку» (см. рис. 19). ные ранее. Гибкость настроек панели информации в табличном виде – в Инструмент «Разместить линейку» поиска позволяет составлять сложные так называемом BOM-файле (Bill Of предназначен для нанесения коор- запросы и осуществлять поиск и ото- Materials) динатной сетки в произвольной пря- бражение нужных компонентов на схе- моугольной области. ме или на плате. Начиная с самых ранних версий системы Delta Design, пользователь В новой версии продукта пользо- ОФОРМЛЕНИЕ ДОКУМЕНТАЦИИ мог подготовить и передать все необ- ватель может сам выбирать графиче- ходимые данные в машиностроитель- ское представление окончаний, а так- После завершения проектирования ную САПР и реализовать привычный же управлять параметрами настройки печатной платы наступает этап выпу- всем маршрут проектирования. Одна- «Текст». В качестве иллюстрации гибко- ска документации на разрабатываемое ко необходимость покупки и освое- сти настроек на рисунке 20 показаны три варианта размерной линии: 1. Точность – 2, окончания – «точка», текст – «прим.». 2. Точность – 2, окончания – «стрелка линия», суффикс – «\\X2 места». 3. Точность – 1, суффикс – «мм», окон- чания – «стрелка». ЗАКЛЮЧЕНИЕ Каждый разработчик САПР печат- ных плат старается учитывать запро- сы своих пользователей и реаги- ровать на них. САПР Delta Design в этом плане не является исключени- ем. Каждый новый релиз версии – это и отражение современных тен- денций в мире САПР, и добавление новых возможностей, и усовершен- ствование существующих инструмен- тов в соответствии с запросами поль- зователей. ЛИТЕРАТУРА 1. Шаманов Г. Удобство ведения базы радиоэлектронных компонентов в САПР Delta Design. Часть 1. Современная элек- троника. 2016. № 5. 92 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ОТВЕТСТВЕННАЯ ЭЛЕДКТЛРЯОНЖИКЕАСТКИХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ 100% РОССИЙСКАЯ КОМПАНИЯ ЗАКАЗНЫЕ РАЗРАБОТКИ КОНТРАКТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО Разработка электронного оборудования Контрактная сборка электроники уровней: по ТЗ заказчика в кратчайшие сроки модуль / узел / блок / шкаф / комплекс • Модификация КД существующего изделия • ОКР, технологические консультации и согласования • Разработка спецвычислителя на базе • Макеты, установочные партии, постановка в серию • Полное комплектование производства импортными COM-модуля • Конфигурирование модульного и отечественными компонентами и материалами • Поддержание складов, своевременное анонсирование корпусированного изделия • Сборка магистрально-модульной системы снятия с производства, подбор аналогов • Серийное плановое производство по спецификации заказчика • Тестирование и испытания по методикам и ТУ • Разработка изделия с нуля • Гарантийный и постгарантийный сервис (495) 232-2033 • WWW.DOLOMANT.RU • (495) 739-0775 Реклама

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НОВОСТИ МИРА ПЯТЬ МИФОВ тернет вещей доступным для многих отраслей Миф третий: без технологий Интернета ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНТЕРНЕТА простым и экономически эффективным инстру- вещей можно обойтись. ментом. Программное обеспечение с открытым ВЕЩЕЙ НА ПРОИЗВОДСТВЕ исходным кодом позволяет малым и средним Факт: IoT помогает получить детальное Цифровая трансформация коснулась любо- предприятиям использовать IoT на производ- представление о бизнесе, повысить произ- стве, не создавая комплексную инфраструк- водительность и обеспечить лучшую опера- го бизнеса, особенно заметны преобразования туру или выделенные группы ИТ и инженеров. ционную эффективность. на производстве. Рабочие больше не жалуются на разрозненность данных, ведь информация Миф второй: Интернет вещей небезопа- Руководители предприятий до сих пор доступна с любого устройства в любое время. сен для ИТ. считают, что IoT не является необходимым для успешного бизнеса. Многие из них уве- В этой производственной трансформации Факт: в Интернете вещей существуют рены в невозможности использовать объём IoT играет значительную роль. Согласно ис- проблемы с безопасностью, но активная информации, производимый системами IoT. следованию CSG, 94% компаний, внедрив- стратегия в сфере информационной безо- Около 60% прогнозируемого объёма IoT- ших технологии Интернета вещей, уже уви- пасности значительно снижает риски. индустрии в 2025 году ($11,1 трлн) будет за- дели возврат инвестиций. висеть от интеграции данных и их анализа, Одна из основных проблем производи- полагают аналитики McKinsey. Мифы, которые распространяются в биз- телей IoT-решений – это соблюдение без- нес-сообществе от незнания, заставляют опасности. Подключённые устройства об- По мере роста бизнеса любые неис- компании опасаться внедрения Интерне- мениваются данными через облако, что пользованные данные в один момент мо- та вещей на производстве. Далее развен- создаёт проблемы безопасности для про- гут стать ценными. IoT генерирует инфор- чивается пятерка самых популярных за- изводителей. По мере повышения осве- мацию и даёт представление о цепочке по- блуждений. домлённости о стандартизации и безопас- ставок, создании новых источников дохода ности технологии Интернета вещей, веро- и оптимизации жизненного цикла обору- Миф первый: Интернет вещей не подой- ятно, станут такими же безопасными, как и дования. дёт малому и среднему бизнесу. другая ИТ-инфраструктура. При подключе- нии устройств к интернету всегда существу- Миф четвёртый: Интернет вещей – это Факт: IoT подходит для организаций лю- ет некоторый риск, поэтому активная стра- история только о подключении устройств бого размера. тегия безопасности помогает минимизиро- с датчиками. вать вероятность угроз. Руководители многих предприятий ошибоч- Факт: IoT позволяет всесторонне понять биз- но считают, что Интернет вещей – это удел кор- нес-процессы для принятия лучших решений. пораций. Разработки последнего времени и совершенствование технологий сделали Ин- ɇɚɩɪɚɜɚɯɪɟɤɥɚɦɵ 94 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НОВОСТИ МИРА IoT подразумевает связь устройств и машин изводство при одновременном увеличении ды, а также датчики вторжения и открытия. с датчиками. Также Интернет вещей включает производительности. Автоматизация и биз- При срабатывании датчиков система автома- в себя сети, облака, шлюзы, API и другие тех- нес-аналитика в режиме реального време- тически включает различные устройства, на- нологии. Подключение – это только основа IoT. ни становятся тенденциями в IoT. Благода- пример сирену, свет, вентилятор, насос или Главным элементом Интернета вещей стано- ря технологиям Интернета вещей потенци- электрокран для перекрывания воды. Всего вится генерация данных в реальном времени ал заводов увеличивается в разы, поэтому аппаратура имеет 4 проводных и 6 беспровод- и своевременная интерпретация, принятие со- печально, что мифы об IoT останавливают ных входов для подключения различных дат- ответствующих решений. К примеру, устрой- предприятия от цифровых преобразований. чиков и дополнительный приёмо-передатчик ства подключены для получения результатов в с расширенным функционалом, благодаря бизнес-аналитике – производители прогнози- Новости Интернета вещей которому появилась возможность включить руют результаты, предотвращают сбои и т.д. в систему радиорозетки или любые другие БОЛЕЕ ТЫСЯЧИ РОССИЙСКИХ приборы, оснащённые радиоприёмником, и Миф пятый: технологии Интернета ве- ДОМОВ СТАЛИ «УМНЫМИ» управлять ими через мобильное приложение. щей дороги. БЛАГОДАРЯ ОБОРУДОВАНИЮ Также «ИПРО-6» имеет встроенный модуль Факт: затраты на внедрение IoT снижаются. Wi-Fi, который позволяет работать не только Технологии Интернета вещей на самом «РОСЭЛЕКТРОНИКИ» по GSM-каналу, но и по Wi-Fi. Розничная цена деле не такие дорогие, как принято считать. данных продуктов в зависимости от комплек- Для инвестиций в IoT требуются финансо- «Росэлектроника» совместно с рязан- тации составляет от 7 до 9,8 тыс. рублей. Ап- вые средства, поэтому организации в пер- ским «Инженерно-производственным объ- паратура поступила в магазины в марте этого вую очередь смотрят на часть затрат, забы- единением» (ИПРО) реализовали более года. За время продаж через розничную сеть вая о выгоде от IoT. После внедрения техно- 1000 комплектов оборудования для систе- также было реализовано более 4 тыс. прибо- логий Интернета вещей генерируются новые мы «Умный дом». ров и датчиков для системы «Умный дом». идеи, бизнес-модели, планы по снижению затрат, повышению производительности и Комплект GSM-сигнализации «ИПРО-6» Производство оборудования ведётся на базе эффективности труда. Результатом стано- представляет собой систему для контроля АО «Рязанский радиозавод» (входит в концерн вится сокращение расходов и рост прибыли. за различными аварийными ситуациями в «Созвездие» холдинга «Росэлектроника»). С ростом конкуренции современным пред- доме или квартире с мобильного телефона приятиям важно сокращать расходы на про- с функцией оповещения по SMS. Оборудова- Пресс-служба холдинга ние в автоматическом режиме контролирует «Росэлектроника» как проводные, так и беспроводные датчики: дыма, утечки газа, температуры, протечки во- Серия светодиодных кластеров XLD-LINE с питанием 12 или 24 В Преимущества – Простота подключения благодаря специальным разъемам – Деление на отрезки – Коммутация кластеров в линию произвольной длины – Высокий световой поток – Широкий диапазон рабочих температур –40…+70°С – Безопасное низковольтное оборудование – Срок службы не менее 50 000 часов (495) 232-1652 [email protected] www.xlight.ru СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 WWW.SOEL.RU Реклама 95

СОБЫТИЯ ExpoElectronica и ElectronTechExpo 2019: уверенный рост и успех новых мероприятий деловой программы 15–17 апреля 2019 года в МВЦ «Крокус Экспо» (Москва) прошли международные специализированные выставки ExpoElectronica и ElectronTechExpo, собрав на своей площадке 457 компаний-участниц и тем самым достигнув исторического максимума по количеству участников. С 15 по 17 апреля в Москве, в МВЦ «Кро- посетителей составил 14% по сравне- ZEZ Silko (Чехия), Infineon (Германия), кус Экспо» с большим успехом прошли нию с прошлым годом. Aurora Components, «Лаборатория техно- 22-я Международная выставка электрон- логической одежды» (Lamsystems), China ных компонентов, модулей и комплекту- Ежегодно посетителями выставок Electronics Technology Group, Dynamic ющих ExpoElectronica и 17-я Междуна- становятся руководители и специали- Electronics (Тайвань), «Амитрон Электро- родная выставка технологий, оборудо- сты производственных предприятий в никс», «Элтех», Line-com (Канада), завод вания и материалов для производства области электронной аппаратуры, элек- «Исеть», Treston (Финляндия), «Д-Формер», изделий электронной и электротехниче- тротехнической продукции, приборов «Техно-Логика», «Эксперт Электроникс», ской промышленности ElectronTechExpo. и устройств, а также компании-постав- «Зенча-Псков», НПО «Диод», Бобровский щики электронных компонентов, элек- изоляционный завод и другие. Организатор выставок – Группа ком- тронного оборудования и материалов. паний ITE. Много новинок представили и посто- В выставке 2019 года приняли участие янные участники выставок: линейка IoT- ExpoElectronica и ElectronTechExpo 457 компаний из 17 стран мира. В числе устройств ПАО «Микрон» включала кон- вновь подтвердили статус крупнейших участников были ведущие российские троллер систем освещения, трекер для в России выставок радиоэлектронной и зарубежные производители и дистри- грузоперевозок, систему защиты музей- промышленности. бьюторы электронных компонентов: ных экспонатов и картин и многое другое. «ПТ Электроникс», «Радиант», «Миландр», Общая площадь экспозиции соста- «Микрон», НТЦ Модуль, «Протон», НПО Компания также представила пер- вила 18 000 м2, что на 9% больше, чем «Энергетическая электроника», «Резо- вый российский модуль с криптозащи- в прошлом году. За три дня работы нит», «Томилинский электронный той данных. 15 апреля ПАО «Микрон» и выставку посетили 11 674 специали- завод», «МикроЭМ», «Технотех», ICAPE. IT-компания НПФ «Камин Плюс» подпи- ста из 61 региона России и 36 стран. Оборудование и технологии предста- сали договор о сотрудничестве, согласно Этот результат на 5% больше, чем в вили ГК «Остек», «Глобал Инжиниринг», которому компании будут создавать и прошлом году. Доля целевых посети- «Совтест», «Клевер», «Евроинтех», Viking, продвигать программные решения и мно- телей, которые пришли на выставку «Лионтех», Rhem Thermal, Rode&Schwarz, гофункциональные RFID-приложения с целью поиска продукции или услуг Keysight и другие. для систем безопасности и аналитики. для бизнеса, также выросла и состави- ла 83% от общего количества посетите- Впервые на выставке свои технологии Холдинг «Российские космические лей выставки – 9 684 человека. В абсо- и оборудование представили 155 новых системы» презентовал специальные пла- лютном выражении прирост целевых участников: Mitsubishi Electric (Япония), ты для космической отрасли. АО «Государ- ственный Рязанский приборный завод» впервые представил печатные платы 7-го класса точности, а также широкий ассортимент образцов печатных плат, используемых при производстве изде- лий для авиации, медицины, энергети- ки, атомной, нефтегазовой и других обла- стей. Инжиниринговая компания «Остек» представила передовые решения соб- ственной разработки автоматизации и цифровизации производственных про- цессов радиоэлектроники и электроники. Торжественное открытие выставок состоялось 15 апреля. В церемонии открытия приняли участие депутат Московской городской Думы, замести- тель председателя комиссии по науке и промышленности Александр Смета- 96 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019