Cuando un simulador de circuitos eléctricos no funciona: pruebe Altium Designer

Zachariah Peterson
|  Creado: January 15, 2021
Cuando un simulador de circuitos eléctricos no funciona: pruebe Altium Designer

El software para automatización del diseño electrónico (EDA) proporciona las herramientas necesarias para el diseño y análisis de dispositivos electrónicos, sistemas y placas de circuito impreso. En el marco de esta definición tan amplia, algunas empresas ofrecen programas de diseño de PCB gratuitos, mientras que otras se centran en la captura de esquemáticos, la simulación de señal mixta, el diseño de circuitos de integración a muy gran escala (VLSI) y la verificación de reglas de diseño personalizables. Mientras muchas aplicaciones de software EDA enfatizan diversos aspectos, Altium Designer sigue un enfoque unificado que abarca todo el proceso de diseño de PCB.

La atención al detalle de Altium se hace evidente en las funciones del simulador de circuitos eléctricos de señal mixta, análisis de integridad de la señal y análisis de integridad de la energía presentes en Altium Designer. Basado en la versión mejorada de XSpice orientada a eventos, el simulador de circuitos eléctricos es compatible con modelos de dispositivos PSpice® y con el lenguaje Digital SimCode . Gracias a estas características, usted y su equipo de diseño podrán probar ideas y modelos antes de pasar a las etapas de prototipado y fabricación. Además, la simulación de circuitos permitirá a los equipos de diseño medir el rendimiento de una placa en un entorno de trabajo virtual, en lugar de físico.

Con un funcionamiento distinto al software de simulación de circuitos tradicionales, el análisis de integridad de la señal de Altium, con posterioridad a la composición del diseño, ofrece una visión detallada del comportamiento de los circuitos enrutados. PDN Analyzer de Altium garantiza la máxima eficacia de los sistemas de suministro de corriente CC para un diseño de PCB. El análisis de CC prueba los planos, pistas y vías que proporcionan alimentación a la PCB.

Herramientas de Altium Designer para simulación de señal mixta

Los simuladores de circuitos eléctricos de señal mixta analizan circuitos que incluyen dispositivos analógicos y digitales. Altium Designer le permite ejecutar las simulaciones de circuitos directamente desde el esquemático con la barra de herramientas Mixed Sim. Antes de efectuar una simulación, usted y su equipo deben asegurarse de que el esquemático contenga componentes con modelos SIM conectados, fuentes de tensión, una referencia a tierra para las simulaciones y etiquetas de red vinculadas a los puntos del circuito que mostrarán formas de onda.

Mientras trabaja en Altium Designer, puede encontrar componentes para el esquemático en la pestaña Libraries, buscando por nombre o número de componente. Una vez localizado el componente, deberá seleccionar también el modelo de simulación asociado en la biblioteca de modelos (Model Library) o en el sitio web del fabricante.

Otro paso importante en la creación de una simulación es agregar fuentes de tensión. Altium Designer proporciona cuadros de diálogo en torno a fuentes de tensión en la carpeta Library > Simulation. Asimismo, Altium facilita el proceso de definir los valores de tensión mediante opciones controladas por menús y la creación automática de parámetros. Después de que haya definido los valores de la fuente de tensión, Altium le proporciona cuadros de diálogo adicionales para colocar la fuente de alimentación en el circuito.

Opciones de simulación de señal mixta

CONECTIVIDAD DE CIRCUITOS Y SEGURIDAD EN EL DISEÑO

Altium simplifica el proceso de crear las conexiones de circuitos y añadir puertos de alimentación gracias a la barra de herramientas Wiring Tools, la cual es muy fácil de usar. Para ver las señales durante la simulación, el equipo debe colocar etiquetas de red en los puntos clave del circuito. El paso final al compilar el proyecto incluye la comprobación de errores en los diagramas y la infracción de reglas eléctricas. Tras acceder al menú Analysis Setup, usted y su equipo de diseño podrán poner en marcha una simulación de circuitos seleccionando opciones en los menús.

Dentro de la configuración general, Altium Designer también proporciona opciones de simulación que permiten a su equipo determinar el tipo de datos recopilados, el alcance de la simulación y las señales que la simulación mostrará automáticamente. En la ventana Waveform Analysis de SimData Editor, se muestran los resultados de cada análisis. Si durante la simulación aparecen advertencias o errores al generarse la lista de conexiones SPICE, los mensajes se muestran en el panel Messages. La ausencia de errores en el circuito permite transferir la lista de conexiones Spice al motor de simulación de Altium Designer.

Tecnologías de diseño avanzado de Altium para análisis de integridad de la señal

Muchos paquetes de software EDA carecen de las funciones necesarias para adaptarse a los diseños multicapa de alta velocidad. Altium Designer se apoya en un entorno de diseño unificado que ofrece análisis de integridad de la señal previo y posterior a la composición. El simulador de integridad de la señal modela el comportamiento y la interacción de las líneas de transmisión del circuito por medio de algoritmos.

Al ejecutar el análisis de integridad de la señal a partir de los esquemáticos de origen, antes de la composición y el enrutamiento de la PCB, es posible verificar si hay impedancias de red disparejas. Dado que las funciones de control de integridad de la señal forman parte del sistema de reglas de diseño de Altium Designer, puede usar el sistema de verificación de reglas de diseño para comprobar posibles infracciones en cuanto concierne a integridad de la señal. Así, es posible verificar la reflexión de la señal, el sobreimpulso, el subimpulso y las interferencias. Altium Designer muestra, además, posibles opciones de terminación para resolver problemas de integridad de la señal.

EQUIPOS DE DISEÑO UNIFICADOS PARA COMPARTIR EL ÉXITO

Su equipo de diseño puede ver los resultados del análisis de integridad de la señal en el panel Signal Integrity. Con un resultado "superado" para los valores que se encuentran dentro de los límites establecidos para las pruebas, el panel muestra también las conexiones que superaron las diferentes pruebas de integridad de la señal. Resaltadas en rojo en el panel, se muestran las conexiones fallidas (que tienen al menos un valor fuera de los criterios establecidos para las pruebas).

Todas las placas deben ser revisadas a fondo con el simulador de circuitos eléctricos antes de enviarse a fabricación

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Eficacia garantizada del sistema de alimentación CC con PDN Analyzer de Altium

Los circuitos multicapa de alta velocidad llevan los sistemas de alimentación CC al límite. Para garantizar que esos sistemas proporcionen el rendimiento óptimo que necesita todo diseño de PCB, Altium utiliza PDN Analyzer, el cual establece el análisis de CC de la red de suministro de energía (PDN) y comprueba la integridad de la alimentación CC (PI-DC). Como parte de PDN Analyzer, la herramienta de simulación DC Power Integrity analiza el rendimiento de CC de una PCB tomando como referencia una serie de propiedades eléctricas y físicas. Por ejemplo, el análisis PI-DC verifica la forma de los planos de alimentación y tierra para determinar el tamaño adecuado, a la vez que estudia las caídas de tensión y las densidades de corriente de la red de suministro.

LAS HERRAMIENTAS DE DISEÑO DEBEN INCLUIR UN SIMULADOR DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Disponible como extensión descargable para Altium Designer, PDN Analyzer funciona como parte del entorno de diseño unificado. Así, funciona dentro de Altium Designer, tanto desde el editor de esquemáticos como desde el editor de PCB. Altium Designer proporciona los resultados a través de modelado 2D/3D de la composición de cobre de la PCB. Con este enfoque, PDN Analyzer modela visualmente la fuente de alimentación y extrae automáticamente todos los datos físicos y eléctricos del diseño de la PCB.

PDNA es vital para su placa y forma parte del software de simulación de circuitos

PDNA es vital para su placa y forma parte del software de simulación de circuitos

El entorno de diseño unificado que ofrece Altium Designer permite a usted y a su equipo gestionar y probar el diseño de su PCB, sin necesidad de pasar de una aplicación EDA a otra. Altium Designer proporciona un conjunto completo de herramientas de análisis que abarcan el rendimiento de los circuitos, la integridad de la señal y los sistemas de alimentación CC.

Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson tiene una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Actualmente brinda servicios de investigación, diseño y marketing a empresas de la industria electrónica. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland y realizó investigaciones sobre la teoría, los materiales y la estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas de láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sensores ambientales y estocástica. Su trabajo ha sido publicado en más de una docena de revistas revisadas por pares y actas de congresos, y ha escrito más de 1000 blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Es miembro de IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society y Printed Circuit Engineering Association (PCEA), y anteriormente se desempeñó en el Comité Asesor Técnico de Computación Cuántica de INCITS.

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