SPICE仿真模块:如何在仿真中使用自动化测量来节省设计挑战中的时间和金钱

Rafał Stępień
|  已创建:五月 23, 2024  |  已更新:July 1, 2024
SPICE 仿真模块 - 自动化测量

电子电路的仿真是您设计成功的关键因素。SPICE电路仿真器可用于加速设计分析。Altium Designer将帮助您以高效和准确的方式模拟您的设计,为您提供深入的电路功能操作洞察。

Altium Designer中的关键分析类型之一是瞬态分析 - 对您电路的时域仿真。图1给出了瞬态分析的一个例子。一对光标可以用来确定信号的频率值,然而信号量可以通过一个称为‘测量’的工具轻松自动化。图1中所示电路的测量配置示例在图2中给出。

一个简单的电压模式降压转换器

图1 - 一个简单的电压模式降压转换器

降压转换器的测量配置

图2 - 降压转换器的测量配置

Altium Designer的SPICE仿真器中的自动测量

Altium Designer SPICE仿真器中有多种自动测量功能。其中一些列在图3中。所有这些信号量都可以被视为现代示波器中可用的测量选项。例如,信号的峰峰值或RMS电压的清晰指示可以在DSO中以及在Altium Designer SPICE仿真器中显示。在AD中设置这些测量只需要一个或两个参数:时间跨度分析,对于某些测量:执行分析的信号水平。后者例如对频率测量是必需的。

自动测量标签页的部分列表 - 列表的一部分

图3 - 自动测量标签页的部分列表 - 列表部分

自动测量的用例

让我们考虑一个简单的具有PWM调节的电压模式降压转换器 - 图1。设计师在硬件设计中应该表征的降压转换器的一些关键参数包括:

  • 工作频率;
  • 电感纹波电流;
  • 输出电压纹波。

对于SMPS设计来说,还有许多更重要的参数,但出于本介绍的目的,我们只关注上述列表中提到的第一点和最后一点。请注意,Altium在Spice仿真模块中提供了游标来确定信号值或频率 - 图4给出了一个示例,然而,在某些测量中使用游标可能不如自动测量那样高效直观。

使用游标确定信号频率

图4 - 使用游标确定信号频率

对于频率测量,可以使用A和B游标(如图4所示)。游标放置在一个开关周期之隔以确定信号周期或频率。然而,如果设计开发需要频率调整(即,由于组件值的调整而频繁变化),使用游标变得耗时且容易出错。

另一个问题是选择电感或输出去耦电容,如果使用自动测量可能会更加高效。这同样适用于许多信号量,不仅仅是上述提到的那些。

图5和6展示了自动测量使用的一个例子。通过面板标签页访问测量结果(面板->Sim Data)。图5和6在操作频率和电感电流(以及操作模式 - 前者是间断操作模式,后者是连续导电模式)上有所不同。

自动测量使用示例 - 降压转换器的DCM

图5 - 自动测量使用示例 - 降压转换器的DCM

自动测量使用示例 - 降压转换器的CCM

图6 - 自动测量使用示例 - 降压转换器的CCM

结论

在Altium Designer中使用自动测量可以通过以下方式提高您的生产力:

  • 轻松配置即用型自动测量;
  • 节省您的时间 - 一旦配置完成,测量就能为您提供信号量和信号图;
  • 减少与信号分析相关的错误。

关于作者

关于作者

Rafał Stępień is an electronics engineer (and electronics hobbyist for over 30 years), specializing in analog, mixed, and RF electronics with over 20 years of industry experience. During this time, he has worked as a hardware engineer and electronics advisor for many companies. He holds a PhD in electronic engineering and has numerous scientific publications related to signal generation and processing methods, including a book on direct digital synthesis. He was the chief engineer in two projects co-founded by the European Union and the National Center for Research and Development in Poland: the design of a DAB+ transmitter and DAB+ signal analyzer, co-funded by the EU (Horizon 2020), and the IoT system for the Agricultural Market (Agrotech), co-financed by The National Center for Research and Development.

Rafał runs his own company providing training and technical consulting services in fields such as RF and antenna design, SMPS design, EMC and RED compliance courses, high-speed and analog signal processing training, and others. He is also the organizer of the Hardware Design Masterclasses conference, dedicated to professional electronics design.

In his free time, he focuses on developing soft skills related to managing R&D teams and constructing prototypes of various electronic devices and conducting experiments related to electronics, mainly for fun and for his YouTube channel.

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