題:
通常如何模擬使用複雜IC的電路?
Blargian
2019-04-09 11:36:02 UTC
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我了解電子設計中的慣例是在構建某種香料程序之前先對其進行仿真。有時,一個項目需要使用複雜的IC,例如,對Li-Po電池執行充電控制的IC或充當PWM控制器的IC。製造商通常不會提供這類複雜組件的香料模型。我想從任何電子工程師/設計師那裡了解他們在這種情況下的工作。您如何模擬這樣的電路?還是與數據表的應用程序部分中提供的製造商設計合作,並相信這些設計將可行。也許您會提取這些IC,並使用它們將提供的輸出信號來模擬電路的其他部分?

根據您在電子設計方面的經驗,我將不勝感激,以舉例說明如何利用現有的沒有香料模型的現成IC對電路進行仿真。

充電控制-> PWM聽起來不錯。我會嘗試用理想的功能塊和查找表(可以快速模擬的東西)構建IC,看看是否能使我足夠接近。如果沒有,則可以在同一模擬中結合使用VHDL和模擬。您需要多少精度?
有混合信號模擬器。
五 答案:
Dan Mills
2019-04-09 17:24:55 UTC
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根據我的經驗,整個電路板仿真的廣泛使用主要是RF物理仿真之外的一個神話。

當然,IC設計的仿真規則是,因為原型設計成本如此之高,對於涉及HDL設計的任何事物而言都是如此,但對於一般的電子產品而言,則不那麼昂貴。

sim真正有用的地方是濾波器和控制迴路之類的東西,您確實要確保斷點和相移符合您的期望,但是通常這些都是一個很小的斑點,只有六點左右的部分,您可以孤立地模擬。

嘗試模擬整個電路板的合理性往往會在數值穩定性或僅在運行時間上失敗,一旦您開始添加合理的寄生蟲,這種方法便會爆炸。

通常,您模擬不確定的位,通常少於設計的10%(其餘是電源和IO的“數據表工程”)。

大多數實際的電子設備設計人員都會在麵包板上製作物理電路的原型,而不是進行仿真。我確實知道一些例外:Apple使用Verilog設計電路板,因此模擬幾乎是內置的
好吧,我不做麵包板(討厭的,不可靠的,電容性的東西),但是在這裡,由於接地層的原因,死掉了一些覆銅的廢料是相當正常的。我已經預先切割了各種寬度(阻抗)的0.4mm厚PCB跡線,可以根據需要粘上。
Peter Smith
2019-04-09 20:45:52 UTC
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儘管存在許多工具,但是兩種主要的模擬形式是模擬(例如SPICE,LTSPICE或 Simetrix)和信號完整性(如果使用類似 Hyperlynx的話)你口袋很深)。

有功率分析工具,但我看到了一些非常奇怪的結果,這些結果顯然不等同於物理現實。

存在混合信號工具,儘管數字方面趨於行為化。

我們遇到的問題是:

1該零件不存在仿真模型。如果您有完整的數據表,則可以自己動手做一個不錯的選擇,或者使用有模型的零件。 為不平凡的事情滾動自己的模型是非常耗時的練習。

請注意,除基本元素(二極管,晶體管或簡單的無源器件)以外的任何事物都是行為模型,可反映連續狀態下的設備操作。有關此模型的實際信息,請參見此應用筆記。請注意,諸如鐵氧體和扼流圈之類的東西非常複雜。儘管可以將它們建模為電路(以實現數據手冊中的響應),但這可能會非常耗時。

2運行時。我模擬了彈射座椅的整個電源路徑,以包括 EED熱電池,作為對音序器電子設備進行獨立安全檢查的一部分。由於連接到控制電路和點火電路的電纜很長,因此將它們建模為松耦合的變壓器繞組。該電路可能包含40個元素,並花費了30多個小時(在多核高端計算機上)進行了一次瞬時運行。

3電路的某些部分並非真正適合仿真,或者不需要。如果我有一個簡單的光耦合隔離級來切換控制開關,那麼如果正確使用了數據手冊,就不需要進行仿真(當然,這是完全不同的主題,因為我看到了很多設計,但實際情況並非如此)

4在信號完整性仿真中,大多數仿真器都沒有考慮到受控阻抗最多為+/- 10%,並且隨層變化。這樣的模擬對於查看重大問題很有用,但是您仍然會被這些細節所困擾。此外,大多數模擬器無法對返迴路徑進行建模(儘管佈局後的模擬效果越來越好)。

5實際上,所有仿真模型都是不妥協的,以反映最常見的使用情況。我必須對模型進行重大修改才能看到極端情況。

全板(或通常為多板)系統在實際運行時間上是令人望而卻步的,因此僅對我們感興趣的部件進行了仿真。

另一個問題是,對於宏模型,啟動行為在很多情況下是不確定的,如果啟動行為很關鍵(因為它可能是飛行安全的關鍵設備),那麼世界上沒有任何仿真器會有所幫助。必須測量它。

仿真當然可以為設計人員提供幫助,但是仿真還遠遠不能達到完美,因此,實際電路操作不應該依賴仿真。它們指示電路工作。

Manu3l0us
2019-04-09 12:25:55 UTC
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使用此類IC時,我發現自己經常遵循製造商的“食譜”。在大多數情況下,這應該會導致電路正常工作,並且通常您擁有可以或多或少按原樣集成到設計中的電路。

但是在某些情況下,我還使用外部組件為電路的一部分建立了SPICE模型。例如。電壓調節器中的反饋環路頻率響應,具有內部開關電流源的比較器輸入。在這種情況下,我使用Spice庫中的理想元素,並將數據表中的指定特徵添加到其中,例如輸入洩漏,電容,ESD二極管。對於數字高速設備,製造商通常提供所謂的IBIS模型,該模型對輸入/輸出的電氣行為進行建模。這樣可以進行信號完整性分析(可能包括PCB作為組件)。

雖然通常可能確實沒有找到可用的更複雜的SPICE模型,但我想提及Linear Technology / LTspice作為例外,它們為PWM控制器等IC提供了模型。其他製造商會為您提供基於Web或電子表格的設計工具,例如效率計算。

jpa
2019-04-09 19:40:29 UTC
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我了解電子設計中的慣例是在構建某種香料程序之前先對電路進行仿真。

除了小型,簡單的電路外,我還沒有看到使用全板仿真。取而代之的是,將整個電路板分為幾部分進行分析,並為每個部分使用最合適的方法。例如,典型的基於微控制器的系統可能像這樣分析:

  • 將在SPICE中模擬開關電源
  • 基於IC的電池充電器將根據數據表和手動計算進行設計
  • 將根據數據表或製造商示例原理圖連接微控制器
  • 無線電天線將在專門的RF模擬器中進行仿真,或者根據製造商已經驗證的規范進行設計

部件之間的任何約束條件都將手動驗證,例如“微控制器至少需要200 mA的電源”和“ SMPS必須處理500 mA的負載”。

richard1941
2019-04-12 10:01:08 UTC
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根據我的有限經驗,我發現我不需要模擬整個系統。通常,電路中只有一小部分很難理解。為此,香料的演示版本通常就足夠了。同樣,在有限元建模中,只有一小部分天線結構難以理解,因此FEMAP的演示版本就足夠了。

對於特定的仿真問題,spice提供了一些條件供您構造自己喜歡的任何設備的模型。las,這需要更深入的了解才能獲得良好的結果,但是可以做到。(我不記得spice的演示版是否支持此功能。)



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