SPICE 시뮬레이션 모듈: 설계 과제에서 시간과 비용을 절약하기 위해 시뮬레이션에서 자동 측정을 사용하는 방법

전자 회로의 시뮬레이션은 설계 성공의 핵심 요소입니다. SPICE 회로 시뮬레이터는 설계 분석을 가속화하는 데 사용될 수 있습니다. Altium Designer는 효율적이고 정확한 방식으로 설계를 시뮬레이션하는 데 도움을 주며, 회로의 기능적 작동에 대한 깊은 통찰력을 제공합니다.

Altium Designer에서의 주요 분석 유형 중 하나는 회로의 시간 영역 시뮬레이션인 과도 분석입니다. 과도 분석의 예는 그림 1에 제시되어 있습니다. 커서 한 쌍을 사용하여 신호 값의 주파수를 결정할 수 있지만, ‘측정’이라는 도구를 통해 신호 양을 쉽게 자동화할 수 있습니다. 그림 1에 제시된 회로의 측정 구성 예는 그림 2에 제시되어 있습니다.

그림 1 - 간단한 전압 모드 벅 컨버터

그림 2 - 벅 컨버터의 측정 구성

Altium Designer의 SPICE 시뮬레이터에서의 자동 측정

Altium Designer SPICE 시뮬레이터에서는 다양한 자동 측정이 가능합니다. 그 중 일부는 그림 3에 나열되어 있습니다. 이러한 신호 양은 모든 현대 오실로스코프에서 사용 가능한 측정 옵션으로 간주될 수 있습니다. 예를 들어, 신호의 피크 투 피크 레벨이나 RMS 전압에 대한 명확한 지시가 DSO뿐만 아니라 Altium Designer SPICE 시뮬레이터에서도 표시될 수 있습니다. AD에서 이러한 측정을 설정하는 것은 분석 시간 범위와 일부 측정의 경우 분석이 수행되는 신호 레벨과 같은 하나 또는 두 개의 매개변수만 필요합니다. 후자는 예를 들어 주파수 측정에 필요합니다.

그림 3 - 자동 측정 탭의 일부 목록 - 목록의 일부

자동 측정의 사용 사례

PWM 조절이 있는 간단한 전압 모드 벅 컨버터를 고려해 보겠습니다 - 그림 1. 하드웨어 설계에서 디자이너가 특성화해야 할 벅 컨버터의 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 작동 주파수;
• 인덕터 리플 전류;
• 출력 전압 리플.

SMPS 설계에는 더 많은 중요한 파라미터가 있지만, 이 소개의 목적으로는 위 목록에서 처음과 마지막에 언급된 것들에만 초점을 맞출 것입니다. Altium은 신호 값이나 주파수를 결정하기 위해 Spice 시뮬레이션 모듈에서 커서를 제공한다는 점에 유의하십시오 - 그림 4에서 예가 제시되어 있지만, 일부 측정에서 커서의 사용은 자동 측정만큼 효율적이고 직관적이지 않을 수 있습니다.

그림 4 - 신호 주파수를 결정하기 위해 사용된 커서

주파수 측정의 경우 커서 A와 B를 사용할 수 있습니다(그림 4에서 제시됨). 커서는 신호 주기나 주파수를 결정하기 위해 스위칭 주기만큼 떨어져 배치됩니다. 그러나, 설계 개발을 위한 주파수 조정이 필요한 경우(즉, 구성 요소의 값 조정으로 인해 자주 변경될 경우) 커서 사용은 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉽습니다.

또 다른 것은 인덕터나 출력 디커플링 캐패시터의 선택이 자동 측정을 사용하면 시간 효율적일 수 있다는 것입니다. 이는 위에서 언급한 것들뿐만 아니라 많은 신호의 양에도 적용됩니다.

자동 측정 사용의 예는 그림 5와 6에서 제시됩니다. 측정은 패널 탭을 통해 접근할 수 있습니다(Panels->Sim Data). 그림 5와 6은 작동 주파수와 인덕터 전류(그리고 작동 모드 - 전자는 불연속 작동 모드, 후자는 연속 전도 모드)에서 차이가 있습니다.

그림 5 - 자동 측정 사용 예 - 벅 컨버터의 DCM

그림 6 - 자동 측정 사용 예 - 벅 컨버터의 CCM

결론

Altium Designer에서의 자동 측정은 다음과 같은 방법으로 생산성을 향상시킵니다:

• 사용 준비가 된 자동 측정의 쉬운 설정;
• 시간 절약 - 한 번 설정하면 신호 양과 함께 신호 플롯을 제공합니다;
• 신호 분석과 관련된 오류 감소.