Simulare circuit electronic - Electronic circuit simulation
Simularea circuitului electronic utilizează modele matematice pentru a reproduce comportamentul unui dispozitiv sau circuit electronic real. Software-ul de simulare permite modelarea funcționării circuitului și este un instrument de analiză neprețuit. Datorită capacității sale de modelare extrem de precise, multe colegii și universități folosesc acest tip de software pentru predarea tehnicianului electronic și a programelor de inginerie electronică . Software-ul de simulare electronică își implică utilizatorii prin integrarea acestora în experiența de învățare. Aceste tipuri de interacțiuni îi angajează în mod activ pe cursanți să analizeze, să sintetizeze , să organizeze și să evalueze conținutul și să ducă la formarea propriilor cunoștințe.
Simularea comportamentului unui circuit înainte de a-l construi poate îmbunătăți considerabil eficiența proiectării, făcând cunoscute ca atare designuri defecte și oferind informații despre comportamentul proiectelor de circuite electronice. În special, pentru circuitele integrate , sculele ( fotomascuri ) sunt scumpe, panourile sunt impracticabile și testarea comportamentului semnalelor interne este extrem de dificilă. Prin urmare, aproape toate proiectele IC se bazează foarte mult pe simulare. Cel mai cunoscut simulator analogic este SPICE . Probabil că cele mai cunoscute simulatoare digitale sunt cele bazate pe Verilog și VHDL .
Unele simulatoare electronice integrează un editor schematic , un motor de simulare și afișarea formei de undă pe ecran (a se vedea Figura 1), permițând proiectanților să modifice rapid un circuit simulat și să vadă ce efect au modificările asupra ieșirii. De asemenea, ele conțin de obicei biblioteci extinse de modele și dispozitive. Aceste modele includ în mod obișnuit modele cu tranzistoare specifice IC , cum ar fi BSIM, componente generice, cum ar fi rezistențe , condensatori , inductoare și transformatoare , modele definite de utilizator (cum ar fi surse de curent și tensiune controlate sau modele în Verilog-A sau VHDL-AMS ). Proiectarea plăcilor cu circuite imprimate (PCB) necesită și modele specifice, cum ar fi liniile de transmisie pentru urme și modelele IBIS pentru conducerea și recepționarea electronice.
Tipuri
În timp ce există simulatoare de circuite electronice strict analogice , simulatoarele populare includ adesea atât capacități de simulare analogică, cât și de evenimente, și sunt cunoscute sub numele de simulatoare de mod mixt. Aceasta înseamnă că orice simulare poate conține componente care sunt analogice, bazate pe evenimente (date digitale sau eșantionate), sau o combinație a ambelor. O întreagă analiză a semnalului mixt poate fi condusă dintr-o schemă integrată. Toate modelele digitale din simulatoarele de mod mixt oferă specificații exacte ale timpului de propagare și ale întârzierilor de creștere / cădere.
Algoritmul condus de evenimente furnizat de simulatoarele de mod mixt are scop general și acceptă tipuri de date non-digitale. De exemplu, elementele pot utiliza valori reale sau întregi pentru a simula funcții DSP sau filtre de date eșantionate. Deoarece algoritmul bazat pe evenimente este mai rapid decât soluția standard de matrice SPICE, timpul de simulare este mult redus pentru circuitele care utilizează modele bazate pe evenimente în locul modelelor analogice.
Simularea în mod mixt este gestionată pe trei niveluri; (a) cu elemente digitale primitive care utilizează modele de sincronizare și simulatorul de logică digitală încorporat în 12 sau 16 stări, (b) cu modele de subcircuit care utilizează topologia tranzistorului real al circuitului integrat și, în cele din urmă, (c) cu In- expresii logice booleene de linie .
Reprezentările exacte sunt utilizate în principal în analiza problemelor de integritate a liniei de transmisie și a semnalului , unde este necesară o inspecție atentă a caracteristicilor I / O ale unui IC. Expresiile logice booleene sunt funcții fără întârziere, care sunt utilizate pentru a asigura o procesare eficientă a semnalului logic într-un mediu analogic. Aceste două tehnici de modelare folosesc SPICE pentru a rezolva o problemă, în timp ce a treia metodă, primitivele digitale, utilizează capacitatea de mod mixt. Fiecare dintre aceste metode are meritele și aplicațiile țintă. De fapt, multe simulări (în special cele care utilizează tehnologia A / D) necesită combinarea celor trei abordări. Nici o abordare singură nu este suficientă.
Un alt tip de simulare utilizat în principal pentru electronica de putere reprezintă algoritmi liniari în bucăți . Acești algoritmi utilizează o simulare analogică (liniară) până când un comutator electronic de putere își schimbă starea. În acest moment, se calculează un nou model analog pentru a fi utilizat pentru următoarea perioadă de simulare. Această metodologie îmbunătățește în mod semnificativ viteza și stabilitatea simulării.
Complexități
Variațiile procesului apar atunci când proiectarea este fabricată și simulatoarele de circuite nu iau adesea în considerare aceste variații. Aceste variații pot fi mici, dar luate împreună pot schimba semnificativ ieșirea unui cip.
Variația temperaturii poate fi, de asemenea, modelată pentru a simula performanța circuitului prin intervale de temperatură.
Vezi si
Concepte:
HDL:
Liste:
Software:
Referințe
- ^ "Copie arhivată" . Arhivat din original pe 16 decembrie 2010 . Adus 2011-03-11 .CS1 maint: copie arhivată ca titlu ( link )
- ^ Mengue și Vignat, Intrare la Universitatea din Marne, la Vallee
- ^ Fishwick, P. „Intrare la Universitatea din Florida” .
- ^ Pedro, J; Carvalho, N. "Intrarea în Universitatea de Aveiro, Portugalia" (PDF) .
- ^ L. Walken și M. Bruckner, Tehnologie multimodală bazată pe evenimente Arhivat 05-05-2007 la Wayback Machine
- ^ P. Pejovic, D. Maksimovic, Un nou algoritm pentru simularea sistemelor electronice de putere folosind modele de dispozitive liniare în bucăți
- ^ J. Allmeling, W. Hammer, PLECS, simulare a circuitului electric liniar pe bucăți pentru Simulink
