Modulo di simulazione SPICE: Come utilizzare le misurazioni automatizzate nelle simulazioni per risparmiare tempo e denaro nelle sfide di progettazione

La simulazione dei circuiti elettronici è un fattore chiave per il successo del tuo progetto. Il simulatore di circuiti SPICE può essere utilizzato per accelerare l'analisi del design. Altium Designer ti aiuterà a simulare i tuoi progetti in modo efficiente e preciso, fornendo una profonda comprensione del funzionamento funzionale del tuo circuito.

Uno dei principali tipi di analisi in Altium Designer è l'analisi transitoria - una simulazione nel dominio temporale del tuo circuito. Un esempio di analisi transitoria è fornito nella figura 1. Una coppia di cursori può essere utilizzata per determinare il valore del segnale di frequenza, tuttavia le quantità del segnale possono essere facilmente automatizzate mediante uno strumento chiamato: ‘Misure’. Un esempio di configurazione delle misure per il circuito presentato nella figura 1 è dato nella figura 2.

Figura 1 - Un semplice convertitore buck in modalità tensione

Figura 2 - Configurazione delle misure per il convertitore buck

Misure automatizzate nel simulatore SPICE di Altium Designer

Ci sono una varietà di misure automatizzate disponibili nel simulatore SPICE di Altium Designer. Alcune di queste sono elencate nella figura 3. Tutte queste quantità di segnale possono essere trattate come opzioni di misura disponibili in ogni oscilloscopio moderno. Ad esempio, un'indicazione chiara sul livello di picco a picco del segnale o sulla tensione RMS può essere visualizzata nel DSO così come nel simulatore SPICE di Altium Designer. La configurazione per queste misure in AD richiede solo uno o due parametri: l'analisi dell'intervallo temporale e, per alcune delle misure, il livello del segnale in cui viene eseguita l'analisi. Quest'ultimo è richiesto, ad esempio, per le misure di frequenza.

Figura 3 - Parte dell'elenco della scheda delle misurazioni automatizzate - parte dell'elenco

Caso d'uso per misurazioni automatizzate

Consideriamo un semplice convertitore buck in modalità tensione con regolazione PWM - figura 1. Alcuni dei parametri chiave di un convertitore buck che il progettista dovrebbe caratterizzare nel design hardware sono:

• Frequenza di funzionamento;
• Corrente di ripple dell'induttore;
• Ondulazioni della tensione di uscita.

Ci sono molti altri parametri importanti per il design di un SMPS, tuttavia ai fini di questa introduzione ci concentreremo solo su quelli menzionati nel primo e nell'ultimo punto dell'elenco sopra. Nota che Altium fornisce cursori nel modulo di simulazione Spice per determinare i valori dei segnali o la frequenza - un esempio è dato nella figura 4, tuttavia l'uso del cursore in alcune misurazioni potrebbe non essere efficiente e intuitivo quanto le misurazioni automatizzate.

Figura 4 - Cursori utilizzati per determinare la frequenza del segnale

Per le misurazioni di frequenza si possono utilizzare i cursori A e B (come mostrato nella figura 4). I cursori sono posizionati a un periodo di commutazione di distanza per determinare il periodo del segnale o la frequenza. Tuttavia, se sono necessari aggiustamenti della frequenza per lo sviluppo del design (cioè sono soggetti a frequenti cambiamenti a causa dell'accordatura dei valori dei componenti) l'uso dei cursori diventa dispendioso in termini di tempo e soggetto a errori.

Un'altra cosa è la selezione dell'induttore o del condensatore di decoupling di uscita che può essere efficiente in termini di tempo se si utilizzano misurazioni automatizzate. Lo stesso vale per molte quantità di segnali, non solo quelle menzionate sopra.

Un esempio dell'uso della misurazione automatizzata è presentato nelle figure 5 e 6. Le misurazioni sono accessibili attraverso la scheda Panels (Pannelli->Sim Data). La figura 5 e la 6 differiscono nella frequenza di funzionamento e nella corrente dell'induttore (così come nella modalità di funzionamento - la prima è quella di funzionamento discontinuo, la seconda: modalità di conduzione continua).

Figura 5 - Esempio di utilizzo di misurazioni automatizzate - DCM di un convertitore buck

Figura 6 - Esempio di utilizzo di misurazioni automatizzate - CCM di un convertitore buck

Conclusioni

Le misurazioni automatizzate in Altium Designer aumentano la tua produttività:

• Facile configurazione di misurazioni automatizzate pronte all'uso;
• Risparmio di tempo - una volta configurate, le misurazioni forniscono quantità di segnali insieme ai grafici dei segnali;
• Riduzione degli errori legati all'analisi dei segnali.