PCBシミュレーションツールでGIGOを避ける

シミュレーションツールは、設計における電磁気的挙動を理解するために非常に役立ちます。シミュレーションは分析作業を加速させ、設計の機能を台無しにする可能性のある単純なエラーを特定する機会を提供します。作成したシミュレーションが回路基板の実際の状況を正確に反映できる限り、実験で再現された結果も合理的に正確であると安心できます。

残念ながら、これが常に起こるわけではありません。シミュレーションではほぼ何でもシミュレートできますが、これらのアプリケーションはあなたの考えを読むことはできません。これは、実際に実行しているシミュレーションがPCBの実際の環境を完全に反映していない可能性があることを意味します。シミュレーションに不正確な設定を入力した場合、出力もおそらく不正確になります。

シミュレーションの結果が不正確な場合、テスト結果もシミュレーションと分析からの不一致のように見えるでしょう。

• 測定が誤って実行されました
• シミュレーションが間違った結果を生成しました

では、あなたの状況で最も起こりやすいのはどちらでしょうか？ほとんどのエンジニアは測定を行うことに非常に慣れていますが、シミュレーションを正しく行うには専門的な知識が必要であり、時には専門的な計算学の学位が必要です。しかし、シンプルな戦略を用いることで、シミュレーターのGIGO問題を避け、設計に最も正確な結果を得ることができます。

ガーベジ・イン、ガーベジ・アウト

このシミュレーションと現実の不一致は、業界ではガーベジ・イン ガーベジ・アウト、またはGIGOと呼ばれています。これが起こると、テスト結果とシミュレーション結果の間に不一致が生じます。GIGOは回路シミュレーション、3D電磁シミュレーション、熱シミュレーション、機械シミュレーション、または想像できる他のどのタイプのシミュレーションでも発生する可能性があります。これは、シミュレーションアプリケーションに依存することから生じる最大の問題の一つですが、その使用に関する最も議論されていない側面かもしれません。

ちょっとだけ回路シミュレーションで何が起こるか考えてみましょう。ほとんどの設計者はSPICEとその回路動作をシミュレートするための使用法に慣れているはずです。これらのシミュレーションは、コンポーネント（キャパシタ、トランジスタ、インダクターを含む）の正確な回路モデルに依存して、回路動作を適切に記述します。コンポーネントの正しい回路モデルを持っていない場合、シミュレーション結果が測定と一致しない動作を予測しないことに驚かないでください。

電磁シミュレータはさらに強力なツールですが、GIGO（ゴミを入れればゴミが出る）を防ぐために使用がより難しくなっています。物理的なPCBレイアウトのシミュレーションは、回路の振る舞いから大きく逸脱することがあります。これは、回路シミュレーションが実際のPCBで見られる3D波の伝播を考慮できないためであり、これはシミュレートしたいシステムのジオメトリに大きく依存します。シミュレーションの範囲を間違えると、測定値と合わない結果になります。

PCBシミュレーションでのゴミを避ける

シミュレーション設定を理解する - シミュレーションアプリケーションには、精度とシミュレーション時間に影響を与える重要な設定が多数あります。これには、メッシュ設定、シミュレーション領域の制限、曲線やエッジの処理、時間/空間ステップなどが含まれます。これらが正しく設定されていない場合、シミュレーションが非現実的な結果や測定値と一致しない結果を生み出すことに驚かないでください。

境界条件を理解する - 境界条件は電磁シミュレーションの重要な設定であり、モデルの境界条件は結果に大きな影響を与えます。境界条件が何を意味し、シミュレーションの結果にどのように影響するかを学び、理解してください。シミュレーターのデフォルト選択がすべての状況で機能すると単に仮定しないでください。

参照に対してシミュレーション設定を適格化する - 設定と境界条件を持つシミュレーションを設定する際には、それらの設定を参照状況に対して適格化することが良い考えです。既に結果がどのようになるべきかを知っている状況をシミュレートするために設定とモデルを使用してください。答えをすでに知らないユニークな状況に直接飛び込まないでください。

測定をシミュレートする - 最終的には、シミュレーションを測定に対して適格化することになるので、それが実際にシミュレートすべき状況です。例えば、TDR測定で伝送線を評価する予定なら、シミュレーションの刺激はTDRの刺激と同じように見えるべきです。刺激が一致しない場合、シミュレーションと測定に大きな違いがあることに驚かないでください。

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