कैसे सर्किट होते हैं जो जटिल आईसी का उपयोग करते हैं आमतौर पर सिम्युलेटेड?


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मैं समझता हूं कि इसे बनाने से पहले किसी मसाला कार्यक्रम में सर्किट का अनुकरण करना इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन में आम बात है। कभी-कभी एक परियोजना को जटिल आईसी के उपयोग की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए एक आईसी जो ली-पीओ बैटरी या आईसी के लिए चार्ज नियंत्रण करता है जो पीडब्लूएम नियंत्रक के रूप में कार्य करता है। निर्माता आमतौर पर इस तरह के जटिल घटकों के मसाला मॉडल उपलब्ध नहीं कराते हैं। मैं किसी भी इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरों / डिजाइनरों से यह पता लगाना चाहूंगा कि वे इस स्थिति में क्या करते हैं। आप इस तरह के सर्किट का अनुकरण कैसे करते हैं? या यह अधिक डेटासेटशीट के अनुप्रयोग अनुभाग में प्रदान किए गए निर्माता डिज़ाइनों के साथ काम करने का एक मामला है और यह विश्वास करना कि डिज़ाइन काम करेंगे। हो सकता है कि आप इन आईसी को अमूर्त कर दें और अपने सर्किट के अन्य भागों को उस तरह के आउटपुट सिग्नल के साथ अनुकरण करें जो वे प्रदान करेंगे?

मैं इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन में आपके अनुभव से किसी भी वास्तविक विश्व व्यावहारिक उदाहरणों की सराहना करूंगा कि आप सर्किट के सिमुलेशन के दृष्टिकोण से कैसे समझ सकते हैं जो कि शेल्फ आईसीएस का उपयोग करते हैं जिनके पास मसाला मॉडल उपलब्ध नहीं हैं।


चार्ज कंट्रोल -> PWM उस खराब IMHO को आवाज़ नहीं देता है। मैं आदर्श फंक्शन ब्लॉक और लुक-अप-टेबल (चीजें जो तेजी से अनुकरण करने के लिए हैं) के साथ आईसी बनाने की कोशिश करूंगा और देखूंगा कि क्या वह मुझे काफी करीब पहुंचाएगा। यदि नहीं, तो वीएचडीएल और एनालॉग को एक ही सिमुलेशन में संयोजित करने के तरीके हैं। आपको इसकी कितनी सही जरूरत है?
winny

मिश्रित-संकेत सिमुलेटर हैं।
एनालॉगसिस्टम एसआरएफ

जवाबों:


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मेरे अनुभव में पूरे बोर्डों के अनुकरण का व्यापक उपयोग ज्यादातर आरएफ में भौतिकी सिमुलेशन के बाहर एक मिथक है।

पाठ्यक्रम के आईसी डिजाइन के लिए सिमुलेशन नियम, क्योंकि प्रोटोटाइप की लागत बहुत पागल है, और एचडीएल डिजाइन से जुड़ी किसी भी चीज के लिए, लेकिन सामान्य इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए, इतना नहीं।

जहां सिम वास्तव में फिल्टर और नियंत्रण छोर जैसी चीजों के लिए मदद करता है, जहां आप वास्तव में यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि ब्रेकपॉइंट और चरण शिफ्ट्स क्या आप उम्मीद कर रहे हैं, लेकिन ये आम तौर पर आधा दर्जन या इतने हिस्सों के एक छोटे से बूँद हैं जो आप अलगाव में अनुकरण कर सकते हैं ।

उचित जटिलता के एक पूरे बोर्ड का अनुकरण करने का प्रयास संख्यात्मक स्थिरता पर या बस रन टाइम पर विफल हो जाता है, जो एक बार जब आप उचित पैरासिटिक्स को जोड़ना शुरू करते हैं तो विस्फोट हो जाता है।

आम तौर पर आप उन बिट्स का अनुकरण करते हैं जिनके बारे में आप निश्चित नहीं हैं, जो आमतौर पर कम होता है एक डिजाइन का 10% (बाकी बिजली की आपूर्ति और IO सामान की 'डेटा शीट इंजीनियरिंग' है)।


अधिकांश वास्तविक वास्तविक दुनिया के इलेक्ट्रॉनिक्स डिजाइनर अनुकरण के बजाय ब्रेडबोर्ड पर भौतिक सर्किटों को प्रोटोटाइप करते हैं। हालांकि मुझे कुछ अपवादों का पता है: Apple बोर्ड्स को डिज़ाइन करने के लिए
वेरिलॉग

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वैसे मैं ब्रेडबोर्ड्स नहीं करता हूं (गंदा, अविश्वसनीय, कैपेसिटिव चीजें), लेकिन एक डेडप्लेन के रूप में थोड़ी सी स्क्रैप कॉपर क्लैड पर कुछ बडबड़ाते हुए मृत मृत हो जाता है। मेरे पास विभिन्न चौड़ाई (प्रतिबाधा) में 0.4 मिमी मोटी पीसीबी निशान पहले से कटे हुए हैं जिन्हें मैं बस आवश्यकतानुसार नीचे गोंद कर सकता हूं।
डैन मिल्स

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हालांकि उपकरणों का एक बहुत मौजूद है, सिमुलेशन के दो प्राथमिक रूपों अनुरूप (स्पाइस, LTSPICE या कर रहे हैं Simetrix उदाहरण के लिए) और संकेत अखंडता (की तरह कुछ के साथ Hyperlynx अगर आप बहुत गहरी जेब है)।

बिजली विश्लेषण उपकरण हैं, लेकिन मैंने कुछ बहुत ही अजीब परिणाम देखे हैं जो भौतिक वास्तविकता के साथ स्पष्ट रूप से समानता नहीं रखते हैं।

मिश्रित सिग्नल टूल हैं, हालांकि डिजिटल पक्ष व्यवहारिक है।

हम समस्याओं के खिलाफ चल रहे हैं:

1 भाग के लिए कोई सिमुलेशन मॉडल मौजूद नहीं है। आप एक पूरा डेटापत्रक है, तो आप अपने खुद के रोलिंग पर एक सभ्य वार कर सकते हैं या एक बात यह है कि उपयोग कर सकते हैं करता है एक मॉडल है। गैर-तुच्छ चीज़ के लिए अपने स्वयं के मॉडल को रोल करना एक बहुत समय लेने वाला व्यायाम है।

ध्यान दें कि एक आदिम (डायोड, ट्रांजिस्टर या सरल निष्क्रिय) से परे कुछ भी एक व्यवहार मॉडल है जो निरंतर स्थिति में डिवाइस के संचालन को दर्शाता है। इस तरह के एक मॉडल में वास्तव में क्या है के लिए इस आवेदन नोट देखें । ध्यान दें कि फेराइट और चोक जैसी चीजें बहुत जटिल हैं; हालाँकि उन्हें एक सर्किट के रूप में तैयार किया जा सकता है (डेटशीट में प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए) यह बहुत समय लेने वाला हो सकता है।

2 रन समय। मैंने सीज़नर इलेक्ट्रॉनिक्स की एक स्वतंत्र सुरक्षा समीक्षा के हिस्से के रूप में ईईडी और थर्मल बैटरी को शामिल करने के लिए एक इजेक्शन सीट के लिए पूरे पावर पथ का अनुकरण किया । के रूप में नियंत्रण और फायरिंग सर्किट के लिए केबल काफी लंबे थे, वे शिथिल युग्मित ट्रांसफार्मर वाइंडिंग के रूप में तैयार किए गए थे। सर्किट में एक क्षणिक रन करने के लिए संभवत: 40 तत्व होते हैं और 30 घंटे से अधिक समय तक (मल्टी-कोर हाई एंड मशीन पर) होते हैं।

3 सर्किट्री के कुछ हिस्से वास्तव में सिमुलेशन के लिए उपयुक्त नहीं हैं या इसकी आवश्यकता नहीं होनी चाहिए। अगर मेरे पास एक सरल ऑप्टोकॉम्प्ड आइसोलेशन स्टेज है जो एक कंट्रोल स्विच को टॉगल करने के लिए है, तो इसे सिमुलेशन की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए यदि डेटा शीट का सही तरीके से उपयोग किया गया है (निश्चित रूप से, यह पूरी तरह से अलग विषय है क्योंकि मैंने कई डिज़ाइन देखे हैं जहां ऐसा नहीं था) ।

4 सिग्नल इंटीग्रिटी सिमुलेशन में, अधिकांश सिमुलेटर इस बात को ध्यान में नहीं रखते हैं कि नियंत्रित बाधाएं +/- 10% सबसे अच्छी हैं, और परत दर परत अलग-अलग होंगी । इस तरह के सिमुलेशन सकल मुद्दों को देखने के लिए उपयोगी होते हैं, लेकिन आप अभी भी इस तरह के विवरण से काट सकते हैं। इसके अलावा, अधिकांश सिमुलेटर रिटर्न पथ को मॉडल नहीं कर सकते हैं (हालांकि पोस्ट लेआउट सिमुलेशन बेहतर हो रहे हैं)।

5 वस्तुतः सभी सिमुलेशन मॉडल सबसे आम उपयोग के मामले को प्रतिबिंबित करने के लिए समझौता करते हैं; मुझे कॉर्नर केस व्यवहार को देखने के लिए मॉडल्स को काफी संशोधित करना पड़ा है।

एक पूर्ण बोर्ड (या अक्सर बहु-बोर्ड) प्रणाली वास्तव में चलाने के लिए समय के संदर्भ में निषेधात्मक होगी, इसलिए केवल उन हिस्सों की जांच करने में रुचि रखते हैं जिन्हें सिम्युलेटेड किया गया है।

एक और मुद्दा यह है कि मैक्रो-मॉडल के लिए, स्टार्ट-अप व्यवहार कई मामलों में अपरिभाषित है और दुनिया में कोई भी सिम्युलेटर मदद नहीं करेगा यदि स्टार्ट-अप व्यवहार महत्वपूर्ण है (क्योंकि यह उड़ान सुरक्षा महत्वपूर्ण उपकरण में हो सकता है) - आपको बस मापना होगा यह।

सिमुलेशन निश्चित रूप से डिजाइनरों की मदद कर सकते हैं, लेकिन वे कहीं भी परिपूर्ण के करीब नहीं हैं और वास्तविक सर्किट ऑपरेशन के लिए उन पर भरोसा नहीं किया जाना चाहिए ; वे सर्किट ऑपरेशन के सूचक हैं।


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ऐसे आईसीएस का उपयोग करते समय, मैं खुद को अक्सर निर्माता की "कुकबुक" का पालन करता हूं। यह ज्यादातर मामलों में एक कार्यशील सर्किट को जन्म देता है और अक्सर आपके पास एक सर्किट होता है जिसे आप अपने डिजाइन में कम या ज्यादा एकीकृत कर सकते हैं।

लेकिन कुछ मामलों में, मैं इसके बाहरी घटकों के साथ सर्किट के एक हिस्से के लिए एक स्पाइस मॉडल भी बनाता हूं। उदाहरण के लिए वोल्टेज नियामक में प्रतिक्रिया लूप आवृत्ति प्रतिक्रिया, आंतरिक रूप से स्विच किए गए वर्तमान स्रोतों के साथ तुलनित्र इनपुट। इस मामले में मैं स्पाइस लाइब्रेरी से आदर्श तत्वों का उपयोग करता हूं और इसमें डेटाशीट से निर्दिष्ट विशेषताओं को जोड़ता हूं, उदाहरण के लिए इनपुट रिसाव, समाई, ईएसडी डायोड। डिजिटल हाईस्पीड उपकरणों के लिए, निर्माता अक्सर तथाकथित आईबीआईएस मॉडल प्रदान करता है, जो इनपुट / आउटपुट के विद्युत व्यवहार को मॉडल करता है। यह सिग्नल अखंडता विश्लेषण के लिए अनुमति देता है (जिसमें एक घटक के रूप में पीसीबी शामिल हो सकता है)।

हालांकि आम तौर पर यह सच हो सकता है कि आपको अक्सर अधिक जटिल स्पाइस मॉडल उपलब्ध नहीं होंगे, मैं एक अपवाद के रूप में रैखिक प्रौद्योगिकी / एलटीस्पाइस का उल्लेख करना चाहूंगा, वे पीडब्लूएम नियंत्रकों जैसे आईसी के लिए मॉडल प्रदान करते हैं। अन्य निर्माता आपको वेब- या स्प्रेडशीट आधारित डिज़ाइन टूल प्रदान करते हैं जो आपको दक्षता गणना की अनुमति देते हैं।


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मैं समझता हूं कि इसे बनाने से पहले किसी मसाला कार्यक्रम में सर्किट का अनुकरण करना इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन में आम बात है।

मैंने छोटे, सरल सर्किट को छोड़कर पूरे-बोर्ड सिमुलेशन का उपयोग नहीं देखा है। इसके बजाय, पूरे बोर्ड को भागों में विश्लेषण किया जाता है, और प्रत्येक भाग के लिए सबसे उपयुक्त तरीकों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट माइक्रोकंट्रोलर आधारित प्रणाली का इस तरह विश्लेषण किया जा सकता है:

  • स्विचिंग मोड पावर सप्लाई को स्पाइस में सिम्युलेटेड किया जाएगा
  • IC पर आधारित बैटरी चार्जर को डेटाशीट और मैन्युअल गणना के आधार पर डिज़ाइन किया जाएगा
  • माइक्रोकंट्रोलर को डेटाशीट या निर्माता उदाहरण योजनाबद्ध के अनुसार जोड़ा जाएगा
  • रेडियो एंटीना को विशेष आरएफ सिम्युलेटर में सिम्युलेटेड किया जाएगा, या विनिर्देशों के अनुसार डिज़ाइन किया गया है जो एक निर्माता पहले ही सत्यापित कर चुका है

और भागों के बीच किसी भी बाधा को मैन्युअल रूप से सत्यापित किया जाएगा, जैसे कि "माइक्रोकंट्रोलर को कम से कम 200 एमए आपूर्ति" और "एसएमपीएस को 500 एमएए लोड संभालना चाहिए"।


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अपने सीमित अनुभव में, मैंने पाया है कि मुझे पूरी प्रणाली का अनुकरण करने की आवश्यकता नहीं है। आम तौर पर, सर्किट का केवल एक छोटा सा हिस्सा होता है जिसे समझना मुश्किल होता है। और उसके लिए, मसाला का डेमो संस्करण आमतौर पर पर्याप्त है। इसी तरह, परिमित तत्व मॉडलिंग में, ऐन्टेना संरचना का केवल एक छोटा सा हिस्सा होता है जिसे समझना कठिन होता है, इसलिए FEMAP का डेमो संस्करण पर्याप्त है।

आपकी विशेष सिमुलेशन समस्या के लिए, मसाला में आपके लिए जो भी डिवाइस आपको पसंद है, उसके अपने मॉडल का निर्माण करने का प्रावधान है। काश, इसके लिए अच्छे परिणाम प्राप्त करने के लिए कुछ गहरी समझ की आवश्यकता होती है, लेकिन यह किया जा सकता है। (मुझे याद नहीं है कि मसाले का डेमो संस्करण इसका समर्थन करता है।)

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