Библиотеки электронных компонентов АО «НПО «ЭРКОН»

В настоящей статье использованы следующие термины и определения:

В средах проектирования модели электронных компонентов для удобства применения объединены в библиотеки. Модели могут быть представлены символом на схеме (УГО), посадочным местом, трёхмерной визуализацией на плате (трёхмерной моделью) и SPICE­моделью для анализа. Один компонент – множество представлений и специальная модель для каждой области проектирования [3].

АО «НПО «ЭРКОН» выпускает пассивные электронные компоненты (резисторы, чип­индуктивности и специальные изделия) и разрабатывает их модели и библиотеки, включая УГО, посадочное место, трёхмерные и поведенческие модели. Библиотеки моделей адаптированы для применения в различных средах проектирования, таких как Delta Design.

В большинстве случаев в САПР УГО является связующим звеном, предоставляя доступ к основным свойствам и другим модельным реализациям. 

В зависимости от САПР с УГО могут быть связаны топологические посадочные места, Spice­модели, атрибуты.

Атрибуты – это набор параметров изделия (номинальные значения основных характеристик, допускаемые отклонения, параметры надёжности и т.д. (см. таблицу)). Атрибуты являются справочными данными компонента.

В зависимости от типа компонента атрибуты могут содержать более 30 параметров, в том числе характеристики надёжности, массу, номинальную температуру, КСВН, максимальную частоту.

При проектировании печатных плат необходима информация о монтаже компонентов: посадочном месте, расположении относительно других компонентов и вспомогательных элементов (3D­модель).

В современных САПР существует большое количество готовых посадочных мест и стандартных контактных площадок (КП) для компонентов. В них также интегрированы пользовательские инструменты для быстрой генерации КП. Однако при существующем разнообразии пассивных компонентов выделяются специализированные изделия, требующие КП специальной конфигурации.

Например, при использовании сверхнизкоомных резисторов типа Р2­105 в цепях контроля тока важно учитывать конфигурацию топологии проводников печатной платы, так как она оказывает значительное влияние на возможность ошибки измерения. На рис. 1а и 1б приведены различные случаи постановки резисторов на плату. При подключении потенциальных проводников с внутренней стороны КП ошибка измерений минимальна.

На рис. 2 показаны примеры реализации КП для резистора Р2­105­0,75: оптимальные КП сформированы по топологическим размерам чип­резистора с учётом того, что для минимизации ошибки измерений тока расстояние между КП должно соответствовать расстоянию между выводами резистора. Стандартные КП сгенерированы в соответствии с усреднёнными рекомендациями для компонентов данного типоразмера. На рис. 3 те же примеры представлены совместно с 3D­моделями резисторов. Такая визуализация позволяет наглядно верифицировать правильность монтажа компонента.

Размещение компонентов с использованием библиотеки посадочных мест позволяет выполнить предварительную компоновку. Чтобы учесть расположение компонента относительно соседних компонентов и элементов конструкции, необходимо использовать 3D­модели. При реализации моделей изделий АО «НПО «ЭРКОН» в библиотеках посадочных мест и соответствующих 3D­моделей учтены возможности различной установки (см. рис. 4). Размеры посадочных мест для компонентов разработаны с учётом рекомендаций соответствующих международных стандартов [2, 4, 5].

В качестве примера взаимодействия с соседними компонентами на рис. 5 представлена визуализация 3D­модели резистора Р2­108А, установленного на стандартный радиатор. Из визуализации следует, что в данном случае размещение других компонентов рядом ограничено не только резистором, но и, в большей степени, радиатором.

Для решения задач функционального проектирования РЭС необходимы поведенческие модели. В отличие от УГО, посадочных мест и трёхмерных моделей, разработка которых не представляет принципиальных сложностей, хотя и требует знания конструкции компонента и определённых трудозатрат, создание адекватной поведенческой модели – сложная техническая задача. Для резисторов и катушек индуктивности, в зависимости от типа и задач при моделировании схем, поведенческие модели могут включать различные свойства компонента: волновые параметры рассеяния, температурный коэффициент сопротивления (ТКС), зависимость индуктивности от тока и т.д. Некоторые параметры компонентов могут значительно изменяться от особенностей монтажа (например, частотные параметры). Для таких случаев разрабатывают общие модели, учитывающие различные влияющие факторы. Модель описывает компоненты одного типа с различными характеристиками (сопротивление, габариты и т.д.) без изменения общей структуры, используя набор значений параметров схемы замещения или коэффициентов математических зависимостей.

В большинстве современных САПР реализация поведенческих моделей выполняется с использованием SPICE­симулятора. В качестве примера на рис. 6 приведён вариант использования поведенческой модели резистора Р1­161­0,06 для расчёта изменения сопротивления от температуры.

При разработке поведенческих моделей в частотной области используют метод оптимизации, включающий в себя поиск коэффициентов – значений параметров элементов эквивалентной схемы, характеристики которой тождественны результатам измерений. Результаты измерений учитывают неидеальность компонента, которую модель учитывает в виде паразитных активных и реактивных элементов или прямых измерений.

На рис. 6 представлен пример проектирования схемы в частотной области с использованием программного продукта DeltaDesign [6]. В схеме использованы SPICE­модели идеализированной индуктивности, а также конденсаторов Murata и чип­индуктивностей КИК 2012 АО «НПО «ЭРКОН», учитывающие паразитные параметры компонентов. Сравнение результатов моделирования и измерений показано на рис. 8. Из сопоставления характеристик следует, что модели, учитывающие паразитные параметры, вносят существенную поправку при проектировании.

Формирование библиотек моделей является актуальной задачей. Это позволяет в удобной форме в рамках единой цифровой среды получить полное представление о компоненте: трёхмерной визуализации, посадочных местах и основных технических характеристиках в различных условиях применения. 

Заключение

АО «НПО «ЭРКОН» разрабатывает различные виды моделей компонентов выпускаемых изделий, размещая их для использования в свободном доступе на официальном сайте www.erkon­nn.ru. Модели, в зависимости от типа компонента, содержат библиотеки моделей для САПР Delta Design, 3D­модели и поведенческие модели. 

Литература