Karmaşık IC kullanan devreler normalde nasıl simüle edilir?

Elektronik tasarımda, bazı baharat programlarında bir devreyi kurmadan önce simüle etmenin yaygın bir uygulama olduğunu biliyorum. Bazen bir proje karmaşık IC'lerin, örneğin bir Li-Po pil için şarj kontrolü yapan bir IC veya PWM kontrolörü olarak çalışan bir IC'nin kullanılmasını gerektirir. Üreticiler genellikle bu tür karmaşık bileşenlerin baharat modellerini kullanılabilir yapmazlar. Herhangi bir elektronik mühendisinden / tasarımcıdan bu durumda ne yaptıklarını öğrenmek isterim. Böyle bir devreyi nasıl simüle edersiniz? Yoksa, veri sayfasının uygulama bölümünde verilen üretici tasarımlarıyla çalışmak ve tasarımların çalışacağına güvenmek daha mı fazla? Belki bu IC'leri özetlersiniz ve devrenizin diğer bölümlerini sağlarlardı.

Mevcut baharat modellerine sahip olmayan raf IC'lerinden yararlanan devrelerin simülasyonuna nasıl yaklaştığınızı göstermek için elektronik tasarımdaki deneyimlerinizden gerçek dünyadaki pratik örnekleri takdir ediyorum.

Tecrübelerime göre, bütün panoların simülasyonunun yaygın kullanımı, RF'deki fizik simülasyonlarının dışında bir efsanedir.

Tabii ki IC tasarımı için simülasyon kuralları, çünkü prototipleme maliyetleri çok çılgınca ve HDL tasarımını içeren herhangi bir şey için, ancak genel elektronikler için değil.

Sim'in gerçekten yardımcı olduğu nokta, kesme noktaları ve faz kaymalarının beklediğinizden emin olmak istediğiniz gerçekte filtreler ve kontrol döngüleri gibi şeyler içindir, ancak bunlar tipik olarak yarım düzine kadar küçük bir bloktur ya da izolasyonda simüle edebileceğiniz parçalar .

Makul bir karmaşıklık panosunun tamamını taklit etme girişimleri, sayısal parazitlenme veya makul parazitikler eklemeye başladığınızda patlayan, sadece çalışma süresinde başarısız olma eğilimindedir.

Genel olarak, emin olmadığınız bitleri simüle edersiniz, bu genellikle bir tasarımın% 10'undan daha azdır (Gerisi güç kaynaklarının ve IO işlerinin 'veri sayfası mühendisliğidir).

Çok sayıda araç olmasına rağmen, iki temel simülasyon biçimi analogdur ( örneğin SPICE, LTSPICE veya Simetrix ) ve sinyal bütünlüğü ( çok derin cepleriniz varsa Hyperlynx gibi ).

Güç analizi araçları var, ancak görünüşe göre fiziksel gerçeklikle eşit olmayan bazı garip sonuçlar gördüm.

Dijital tarafın davranışsal olma eğiliminde olmasına rağmen, karışık sinyal araçları var.

Karşılaştığımız sorunlar:

1 Parça için bir simülasyon modeli mevcut değil. Tam bir veri sayfasını varsa kendi haddeleme de iyi bir bıçak yapmak veya bir kısmını kullanabilir yapar bir model var. Önemsiz olmayan bir şey için kendi modelinizi yuvarlamak çok zaman alan bir egzersizdir.

Bir ilkel (diyot, transistör veya basit pasif) ötesindeki herhangi bir şeyin , cihaz sürekli çalışmasını yansıtan davranışsal bir model olduğunu unutmayın. Böyle bir modelde gerçekte ne olduğu için bu uygulama notuna bakın . Ferritler ve boğuşmalar gibi şeylerin çok karmaşık olduğuna dikkat edin; bir devre olarak modellenebilmelerine rağmen (veri sayfasındaki cevabı elde etmek için) çok zaman alabilir.

2 Çalışma zamanı. Ejeksiyon koltuğunun tüm elektrik yolunu EED'leri ve termal pilleri sıralayıcı elektroniklerin bağımsız güvenlik incelemesinin bir parçası olarak içerecek şekilde simüle ettim . Kontrol ve ateşleme devrelerine giden kablolar oldukça uzun olduğundan, gevşek bağlantılı trafo sargıları olarak modellenmiştir. Devre belki 40 element içeriyordu ve (bir çok çekirdekli yüksek son makinede) tek bir geçici işlem yapmak için 30 saatten fazla sürdü .

3 Devrenin bazı parçaları simülasyon için gerçekten uygun değildir veya buna ihtiyaç duyulmamalıdır. Bir kontrol anahtarını değiştirmek için basit bir optocoupled izolasyon aşamasına sahipsem, eğer veri sayfaları doğru bir şekilde kullanılmışsa simülasyona ihtiyaç duymamalıyım (tabii ki, bu durumun olmadığı pek çok tasarım gördüğümden tamamen farklı bir konudur) .

4 yılında Sinyal Bütünlüğü simülasyon çoğu simülatörleri kontrollü empedansları en iyi +/-% 10 olduğunu dikkate almayın ve olacak katmana katman değişir. Bu tür simülasyonlar, brüt sorunları görmek için faydalıdır, ancak yine de bu gibi detaylarla ısırılmaya başlayabilirsiniz. Ek olarak, çoğu simülatör dönüş yolunu modelleyemez (yerleşim düzeni simülasyonları daha iyi hale gelse de).

5 Hemen hemen tüm simülasyon modelleri tavizler en genel kullanımını yansıtmak için; Köşe durumu davranışını görmek için modelleri önemli ölçüde değiştirmek zorunda kaldım.

Bir tam pansiyon (veya çoğu zaman çoklu kart) sistemi, fiilen kaçma süresi açısından yasak olacaktır, bu nedenle sadece kontrol etmek istediğimiz parçalar simüle edilir.

Diğer bir sorun, makro modeller için başlatma davranışının pek çok durumda tanımsız olmasıdır ve başlangıç ​​davranışının kritik olup olmadığı (dünyada uçuş güvenliği kritik ekipmanlarında olduğu gibi) dünyadaki hiçbir simülatörün yardımcı olamayacağıdır. o.

Simülasyonlar tasarımcılara kesinlikle yardımcı olabilir, ancak bunlar mükemmelin yakınında hiçbir yerde değiller ve gerçek devre çalışması için güvenilmemeleri gerekiyor ; bunlar devre çalışmasının göstergesidir.

Bu tür IC'leri kullanırken kendimi sık sık üreticinin "yemek kitabını" takip ederken buluyorum. Bu, çoğu durumda bir çalışma devresine yol açmalıdır ve çoğu zaman tasarımınıza olduğu gibi neredeyse hiç entegre olamayacağınız bir devre vardır.

Ancak bazı durumlarda, dış bileşenleri ile devrenin bir kısmı için SPICE modeli de oluşturuyorum. Örneğin bir voltaj regülatöründe geri besleme döngüsü frekans tepkisi, dahili olarak anahtarlanmış akım kaynaklarına sahip karşılaştırıcı girişleri. Bu durumlarda Spice kütüphanesinden ideal elemanlar kullanıyorum ve veri sayfasından belirtilen özellikleri ekliyorum, örneğin giriş sızıntısı, kapasitans, ESD diyotları. Dijital yüksek hızlı cihazlar için, üretici genellikle girişlerin / çıkışların elektriksel davranışını modelleyen IBIS modelleri denir. Bu, sinyal bütünlüğü analizlerine izin verir (PCB'yi bir bileşen olarak içerebilir).

Genellikle daha karmaşık SPICE modellerini bulamayacağınız doğru olsa da, bir istisna olarak Linear Technology / LTspice'den bahsetmek isterim, PWM kontrolörleri gibi IC'ler için modeller sağlarlar. Diğer üreticiler, örneğin verimlilik hesaplamaları sağlayan web veya elektronik tablo tabanlı tasarım araçları sunar.

Elektronik tasarımda, bazı baharat programlarında bir devreyi kurmadan önce simüle etmenin yaygın bir uygulama olduğunu biliyorum.

Küçük, basit devreler dışında bütün pano simülasyonu kullanıldığını görmedim. Bunun yerine, bütün tahta bölümler halinde analiz edilir ve her bölüm için en uygun yöntemler kullanılır. Örneğin, tipik bir mikrodenetleyici tabanlı sistem şöyle analiz edilebilir:

• Anahtarlama modu güç kaynağı SPICE’te simüle edilebilir
• IC tabanlı akü şarj cihazı, veri sayfası ve manuel hesaplamalar esas alınarak tasarlanacaktır.
• Mikrodenetleyici, veri sayfasına veya üretici örnek şemasına göre bağlanacaktır.
• Radyo anteni, özel RF simülatöründe simüle edilebilir veya bir üreticinin önceden onayladığı özelliklere göre tasarlanabilir

Ve "mikrodenetleyicinin en az 200 mA kaynağına ihtiyacı var" ve "SMPS, 500 mA yükünü taşımalıdır" gibi parçalar arasındaki tüm kısıtlamalar manuel olarak doğrulanacaktır.

Sınırlı deneyimlerime göre, bütün bir sistemi simüle etmem gerekmediğini öğrendim. Genel olarak, anlaşılması zor olan devrenin yalnızca küçük bir kısmı vardır. Ve bunun için, baharatın demo versiyonu genellikle yeterlidir. Benzer şekilde, sonlu elemanlar modellemesinde, anten yapısının anlaşılması zor olan sadece küçük bir kısmı vardır, bu nedenle FEMAP'ın demo versiyonu yeterlidir.

Özel simülasyon probleminize gelince, baharatın sizin istediğiniz cihazı kendi modelinizi kurmanız için hükümleri var. Ne yazık ki, bu iyi sonuçlar almak için biraz daha derinlemesine bir anlayış gerektirir, ancak yapılabilir. (Baharatın demo versiyonunun bunu destekleyip desteklemediğini hatırlamıyorum.)