Módulo de Simulación SPICE: Cómo Utilizar Mediciones Automatizadas en Simulaciones para Ahorrar Tiempo y Dinero en Desafíos de Diseño

La simulación de circuitos electrónicos es un factor clave para el éxito de su diseño. El simulador de circuitos SPICE puede usarse para acelerar el análisis del diseño. Altium Designer le ayudará a simular sus diseños de manera eficiente y precisa, proporcionando una visión profunda del funcionamiento funcional de su circuito.

Uno de los tipos clave de análisis en Altium Designer es el análisis transitorio - una simulación en el dominio del tiempo de su circuito. Un ejemplo de análisis transitorio se muestra en la figura 1. Un par de cursores pueden usarse para determinar el valor de la señal de frecuencia, sin embargo, las cantidades de señal pueden automatizarse fácilmente mediante una herramienta llamada: ‘Mediciones’. Un ejemplo de configuración de medición para el circuito presentado en la figura 1 se muestra en la figura 2.

Figura 1 - Un simple convertidor buck en modo de tensión

Figura 2 - Configuración de mediciones para convertidor buck

Mediciones automatizadas en el simulador SPICE de Altium Designer

Hay una variedad de mediciones automatizadas disponibles en el simulador SPICE de Altium Designer. Algunas de ellas se enumeran en la figura 3. Todas estas cantidades de señal pueden tratarse como opciones de mediciones disponibles en cualquier osciloscopio moderno. Por ejemplo, una indicación clara sobre el nivel pico a pico de la señal o el voltaje RMS puede mostrarse en el DSO así como en el simulador SPICE de Altium Designer. La configuración para estas mediciones en AD requiere solo uno o dos parámetros: análisis de intervalo de tiempo y para algunas de las mediciones: nivel de señal en el que se realiza el análisis. Este último es necesario, por ejemplo, para mediciones de frecuencia.

Figura 3 - Parte de la lista de la pestaña de mediciones automáticas - parte de la lista

Caso de uso para mediciones automáticas

Consideremos un simple convertidor buck en modo de tensión con regulación PWM - figura 1. Algunos de los parámetros clave de un convertidor buck que el diseñador debe caracterizar en el diseño de hardware son:

• Frecuencia de operación;
• Corriente de ondulación del inductor;
• Ondulaciones de la tensión de salida.

Hay muchos más parámetros importantes para el diseño de SMPS, sin embargo, para el propósito de esta introducción, nos centraremos solo en aquellos mencionados en el primer y último punto de la lista anterior. Note que Altium proporciona cursores en el módulo de simulación Spice para determinar valores de señal o frecuencia - se da un ejemplo en la figura 4, sin embargo, el uso de cursor en algunas mediciones puede no ser tan eficiente e intuitivo como las mediciones automáticas.

Figura 4 - Cursores utilizados para determinar la frecuencia de la señal

Para las mediciones de frecuencia se pueden usar los cursores A y B (como se muestra en la figura 4). Los cursores se colocan a un período de conmutación de distancia para determinar el período de la señal o la frecuencia. Sin embargo, si se requieren ajustes de frecuencia para el desarrollo del diseño (es decir, están sujetos a cambios frecuentes debido a la afinación de los valores de los componentes) el uso de cursores se vuelve lento y propenso a errores.

Otra cosa es la selección del inductor o del condensador de desacoplamiento de salida que puede ser eficiente en tiempo si se utilizan mediciones automáticas. Lo mismo se aplica a muchas cantidades de señales, no solo a las mencionadas anteriormente.

Un ejemplo del uso de la medición automática se presentan en la figura 5 y 6. Las mediciones son accesibles a través de la pestaña de Paneles (Paneles->Sim Data). La figura 5 y 6 difieren en la frecuencia de operación y la corriente del inductor (así como el modo de operación - la primera es la de operación discontinua, la última: modo de conducción continua).

Figura 5 - Ejemplo de uso de medición automatizada - DCM de convertidor buck

Figura 6 - Ejemplo de uso de medición automatizada - CCM de convertidor buck

Conclusiones

Las mediciones automatizadas en Altium Designer aumentan tu productividad al:

• Facilitar la configuración de mediciones automatizadas listas para usar;
• Ahorrar tu tiempo - una vez configuradas, las mediciones te proporcionan cantidades de señales junto con gráficos de señal;
• Reducir errores relacionados con el análisis de señales.