SPICEシミュレーションモジュール：設計の課題で時間とお金を節約するために、シミュレーションで自動測定を使用する方法

電子回路のシミュレーションは、設計成功の鍵となります。SPICE回路シミュレータは、設計分析を加速するために使用できます。Altium Designerは、効率的かつ正確な方法で設計をシミュレートするのに役立ち、回路の機能運用について深い洞察を提供します。

Altium Designerでの主要な分析の一つが、回路の時間領域シミュレーションである過渡解析です。過渡解析の例を図1に示します。カーソルのペアを使用して、信号値の周波数を決定できますが、信号量は「Measurements」というツールを用いて簡単に自動化できます。図1に示された回路の測定設定の例を図2に示します。

図1 - シンプルな電圧モードのバックコンバータ

図2 - バックコンバータの測定設定

Altium DesignerのSPICEシミュレータにおける自動測定

Altium DesignerのSPICEシミュレータには、さまざまな自動測定が利用可能です。その一部を図3に示します。これらの信号量は、すべての現代のオシロスコープで利用可能な測定オプションとして扱うことができます。例えば、信号のピークtoピークレベルやRMS電圧の明確な指示は、DSOだけでなくAltium Designer SPICEシミュレータでも表示できます。これらの測定の設定には、時間範囲分析と、測定によっては分析が行われる信号レベルの1つまたは2つのパラメーターのみが必要です。後者は、例えば周波数測定に必要です。

図3 - 自動測定タブの一部のリスト - リストの一部

自動測定の使用例

PWM制御を使用したシンプルな電圧モードのバックコンバーターを考えてみましょう - 図1。バックコンバーターの設計者がハードウェア設計で特性評価すべき主要なパラメーターには以下があります：

• 動作周波数；
• インダクタリップル電流；
• 出力電圧リップル。

SMPS設計には他にも多くの重要なパラメーターがありますが、この紹介の目的では上記リストの最初と最後に記載されたものにのみ焦点を当てます。AltiumはSpiceシミュレーションモジュール内でカーソルを提供して信号値や周波数を決定します - 図4に例が示されていますが、一部の測定でカーソルを使用することは自動測定ほど効率的で直感的ではないかもしれません。

図4 - 信号周波数を決定するために使用されるカーソル

周波数測定には、図4に示されているようにカーソルAとBを使用できます。カーソルは1つのスイッチング周期離れた位置に配置され、信号の周期または周波数を決定します。しかし、設計開発のための周波数調整が必要な場合（つまり、コンポーネントの値の調整によって頻繁に変更される場合）、カーソルの使用は時間がかかり、エラーが発生しやすくなります。

もう一つのポイントは、自動測定を使用した場合、インダクターや出力デカップリングキャパシターの選択が時間効率的になることです。これは上記に挙げた信号の量だけでなく、多くの信号の量にも当てはまります。

自動測定の使用例は図5と6に示されています。測定はパネルタブ（Panels->Sim Data）を通じてアクセスできます。図5と6は動作周波数とインダクタ電流（および動作モード - 前者は不連続動作モード、後者は連続伝導モード）で異なります。

図5 - 自動測定使用例 - バックコンバータのDCM

図6 - 自動測定使用例 - バックコンバータのCCM

結論

Altium Designerでの自動測定は、以下の方法で生産性を向上させます：

• 使用準備が整った自動測定の簡単な設定；
• 時間の節約 - 一度設定すれば、信号量と信号プロットを提供します；
• 信号分析に関連するエラーの削減。